组合结构错孔拼宽在高速公路扩建中的应用和受力性能研究

近年来，钢混组合结构逐渐在高速公路桥梁拼宽中得到应用。本研究以某高速公路跨线桥梁为背景，对比分析了钢混组合结构拼宽与混凝土结构拼宽方案的荷载横向分布情况；通过建立实体有限元模型，分析了拼接缝位置在支座不均匀沉降和汽车活载作用下，横桥向弯矩沿全桥的分布情况，并分析了钢混组合梁拼宽后新老桥的刚度分配情况和老桥的受力特性。结果表明，钢混组合梁拼宽方案分担的汽车活载比常规拼宽方案降低8%左右，拼宽效果相近；拼宽后老桥植筋位置下翼缘与老桥悬臂上翼缘受力较大，需加强配筋；汽车活载作用下，新、老桥腹板最大位移差值为3.8 mm,结构横向变位平顺。     

4线铁路曲线斜拉桥钢箱梁受力及疲劳性能分析

为研究独塔弯曲斜拉桥钢箱梁在4线铁路重载下的疲劳特性,以主跨2×175m,平曲线半径为1 147.8m的贵广铁路东平水道桥为背景,对主跨正交异性桥面板钢箱主梁在轴力、竖向弯矩、横向弯矩和扭矩耦合作用及剪力滞效应下的受力性能及抗疲劳性能进行分析。分析结果表明:在多线铁路活载和附加力等最不利荷载组合下,钢箱梁结构总体受力良好;钢箱梁在1.6线的ZK荷载作用下,叠加应力能满足规范中的疲劳强度要求;扁平钢箱梁截面在多线铁路弯斜拉桥设计中具有较好的适用性。     

预应力混凝土简支梁桥在重载作用下的抗剪性能分析

以某跨度为32m的变截面预应力混凝土简支T梁为研究对象,通过建立数值模型,重点分析了恒载、活载以及不同重载列车荷载组合作用下的梁体剪应力变化规律。分析得到了以下结论:预应力荷载对梁体剪应力影响最大,其次是自重荷载,最小的是二期恒载,剪应力峰值均发生在距离梁端支座1.5m处,恒载组合作用下梁体剪应力满足规范要求;C64型、C70型、C80型和KM98型列车荷载下剪力以及弯矩依次增大,简支梁桥结构的安全性能逐渐降低;不同荷载组合下的剪应力分布曲线变化规律相同,并且剪应力峰值均满足规范要求;工程中可以用剪应力作为控制梁体裂缝开展的主要因素,以初步防止开裂现象发生。     

风浪荷载共同作用下大跨度刚构桥动力响应规律研究

风浪作用在结构上会对结构产生动力作用,从而影响到结构的内力及响应。为研究风浪作用下大跨度连续刚构桥的动力响应规律,利用通用有限元软件ANSYS建立了刚构桥的有限元模型,并以经典理论为基础,在风浪耦合关系的基础上建立了风场和波浪场的数值模型,此数值模型在抖振力响应的基础上考虑了波浪对风场的影响。对大跨度刚构桥在风浪荷载共同作用下的动力响应结果进行了分析。研究结果发现:对比风荷载、波浪荷载单独作用及风浪荷载共同作用下桥梁不同位置的横向位移响应结果,墩顶位移相对增幅要大于跨中位移相对增幅,波浪荷载作用对桥梁横向位移响应的影响从桥墩到跨中依次减小;对比风荷载、波浪荷载及风浪荷载共同作用下桥梁墩底剪力及墩底弯矩响应结果,波浪荷载作用对墩底横向剪力、墩底纵向剪力、墩底绕横桥向弯矩和绕纵桥向弯矩均有明显影响,波浪荷载作用对墩底剪力的影响很大,对墩底弯矩的影响较大;风浪荷载共同作用并不是风荷载、波浪荷载单独作用下响应的简单叠加,波浪形成时会对风场产生影响,除了随机湍流风速以外,波浪会引起与波浪同步的上方气流速度变化,在风浪场中的风速模拟时,需要考虑波浪对上部气流的影响,因此对横向位移响应影响较大的主要作用为风荷载作用,但并不意味着可以忽略波浪荷载的作用。     

软基桥头路基填筑对桥台桩的影响

为考察台后路堤荷载导致的地基软弱下卧层压缩和水平移动作用下的桥台桩基受力性状,建立了桥台桩基的三维有限元模型,验证了其合理性,并通过设置桩-土接触单元分析了桥头路基填筑对桥台桩基受力性状的影响.结果表明:由于桩的“遮拦效应”,前排桩桩-土“绕流”现象较后排桩更为明显；同时,桩的阻拦作用使桩周土体位移值较自由土场预测值偏小；桩-土相对位移较大时桩平均侧向压力与桩-土相对位移呈非线性关系；每级荷载下最大桩侧土压力约为路堤荷载的74％；路堤荷载大小与桩身最大弯矩值的关系与基桩所处位置有关,并非简单的双折线关系；在影响桩身弯矩因素中,软土层力学性质对桩身弯矩影响较桩身模量更为明显；桩在受轴向力和侧向力耦合作用下,桩基础的承载力会有所提高,但不明显.     

大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应分析

为研究大跨度连续刚构柔性拱组合结构受力效应,以宜万铁路宜昌长江大桥为背景,在总结该类结构体系特点的基础上,采用桥梁博士分析软件建立全桥平面有限元模型,对全桥桥面施加竖向均布荷载(二期恒载),分析拱梁内力、竖向荷载及跨中截面弯矩的分配;将该桥与孔跨组成及截面尺寸完全相同的连续刚构桥在恒、活载作用下的结构内力进行对比,分析组合结构的拱梁组合效应。分析结果表明:在竖向均布荷载作用下,连续刚构柔性拱组合结构跨中范围吊杆轴力增加较大;结构跨中截面总弯矩绝大部分已转化为拱肋压力与主梁拉力;与连续刚构相比,活载作用下,连续刚构柔性拱组合结构的主梁弯矩显著减小,结构刚度提高较大,柔性拱作用明显。     

有轨电车荷载作用下路基结构动力响应分析

采用有限元程序ABAQUS建立数值模型，研究有轨电车路基在荷载作用下的动应力变化规律，分析有轨电车动应力随着不同行车速度、路基横断面位置、路基深度的传递规律，同时分析不同基床结构与地基土下动力响应的变化情况。结果表明：动应力在路基中呈现出两端大，中间小的特点，总体上呈马鞍形分布；有轨电车轮载所引起的附加应力快速衰减，在深度达到0.7 m左右时，动应力衰减一半；路基结构中的动应力随基床结构弹性模量的增大而逐渐减小，并且受基床底层弹性模量影响更大；随着地基土弹性模量增大，路基结构内动应力会略微增大，但路基结构的竖向位移会大大减小。     

钢-UHPC轻型组合桥面板横向受力性能

为研究一种正交异性钢-超高性能混凝土(UHPC)轻型组合桥面结构,在局部车轮荷载作用下的横向受力性能与横向受力组成,进行了足尺模型静载试验和有限元数值模拟。静载试验对同一足尺模型分别进行了横向简支工况和横向悬臂工况的加载试验,通过边界条件的变化来模拟组合桥面板不同的受力状态,并将试验结果与有限元分析结果进行对比,验证有限元模型的正确性,而后利用有限元模型的分析结果,得到组合桥面板在局部车轮荷载下的横向受力组成。研究结果表明:组合桥面板在车轮荷载作用下,其横向受力局部效应明显,横向应力主要局限于荷载作用区域附近的两道U肋范围内;在车轮荷载影响区域内,由横肋弯曲产生的桥面板整体附加弯矩的影响很小,组合桥面受力以第3体系为主,相应截面弯矩达到了总弯矩的75%,而在其他区域,第3体系受力所占比重迅速衰减,组合桥面受力以第2体系为主;加载至300kN时,组合桥面板受力仍处于弹性阶段,UHPC层顶面最大横向应力达到11.9 MPa仍未开裂,满足设计要求。     

双弧形跨海斜拉桥静力与稳定性分析

为探究具有双弧形桥塔的跨海斜拉桥静力稳定性问题,首先介绍了工程概况以及风参数,并基于桥址处场地条件给出了主梁横向静阵风荷载的计算过程；其次基于Midas/Civil 2019建立考虑拉索几何非线性的三维空间有限元模型,并给出了结构自振特性；最后探究了营运阶段可能承受荷载作用下的静力与稳定问题。研究表明：主梁在塔梁连接处的内力最大,而桥塔最大内力发生在下横梁连接处,桥塔弯矩和剪力最大值分别为3.05×10⁵ kN.m和1.53×10⁴kN；主梁跨中竖向位移和塔顶纵向位移最大值分别为52.52mm和17.364mm,均满足要求；横风作用下塔顶位移和主梁跨中横向位移分别为20.384mm和6.81mm,且稳定系数大于4,故在营运阶段不会因各种荷载共同作用下产生整体失稳问题。     

双塔双索面斜拉桥结构荷载效应分析

以西南地区某大桥结构荷载效应分析为例,研究了双塔双索面斜拉桥结构在恒载、活载、温度荷载作用下,边跨1/2、中跨1/4、中跨1/2、中跨3/4截面处的位移、应力以及索力等参数的力学响应。研究结果表明:1)在恒载作用下,中跨1/2处挠度最大,主梁监测截面和索塔根部均处于受压状态,跨中截面附近出现最大压应力,达10.1MPa;2)在活载作用下,中跨1/2处竖向位移达最大值,而主塔监测截面应力位于-4~0.7MPa区间内;3)在温度荷载作用下,主梁监测截面在升温与降温两种情况下的竖向位移大小相等,挠度方向相反,应力基本呈对称分布,索力负值最大处为13#拉索处。     

软土路基加宽的有限元分析

通过有限元分析了加宽荷载作用下软土地基的变形特性.结果表明:在新路堤作用下,地基产生附加沉降,采用CFG桩处理地基,能有效减小路基的附加沉降量以及新老路堤下路基的差异沉降;老路堤下的附加侧向位移矢量方向指向路堤内部,而新路堤下的侧向位移矢量方向指向路堤外侧;随着加宽宽度的增大,差异沉降在增大,附加沉降量的绝对值也在增大;老路堤坡面下地基处理范围增大,能有效地减小附加沉降值与差异沉降值.     

立体改扩建道路桥墩与高填方拓宽路基交叉影响研究

在立体改扩建道路高填方路基段边坡平台设置立体层桥梁，为研究桥墩与边坡的相互影响，分析总结了高陡边坡段桥墩常见病害类型和位移规范限值。并结合工程案例，借助有限元分析软件，建立数值模型，探究立体改扩建道路桥墩与高填方路基交叉影响。结果表明：地面层拓宽路基最大沉降发生在拓宽路基荷载形心处，立体层桥梁竖向和横向最大位移均发生在墩顶靠近拓宽路基最大沉降点一侧；对拓宽地基进行地基处治，能有效减少拓宽路基差异沉降和立体层桥墩位移；合理选择桥墩布设位置、路基边坡坡率和桥梁桩基深度，可以有效减小立体层桥墩的竖向和横向位移。     

大跨度公铁两用钢桁梁悬索桥整体静动力特性分析

为给大跨度公铁两用悬索桥的设计提供参考,以某主跨1 092m公铁两用钢桁梁悬索桥为工程背景,采用MIDAS Civil建立该桥整体有限元模型,分析列车荷载不同加载长度对结构内力和变形的影响,提出合理的列车荷载图式加载长度;计算列车、汽车活载作用下的加劲梁挠跨比以及结构温度效应;分析结构的基本动力特性,并对铁路悬索桥合理约束体系进行探讨。结果表明:不同列车荷载图式加载长度对桥梁构件内力的影响不大;列车、汽车活载作用下的加劲梁竖向挠跨比为1/488,横向极限风作用下的加劲梁横向挠跨比为1/1 181;温度作用对加劲梁竖向挠度影响明显;该桥基频为0.094 8Hz,对应1阶正对称横弯,1阶竖弯频率为0.164 7Hz,扭弯频率比在2.0以上。     

连续 T 梁桥荷载横向分布有限元与荷载试验对比分析

使用Midas Civil建立了连续T梁桥的有限元梁格模型，将有限元计算的结果和桥梁实际现场静载试验的实测结果进行了比较分析，得到了粱格模型能够准确地用于分析该类型桥梁的受力情况。同时也对比了在设计活载作用下与单位力作用下利用挠度与应力指标的结果分析跨中荷载横向分布影响线，知道了采用挠度指标的计算结果比应力指标的结果横向分布更加均匀，且通过实桥静载试验的偏载与中载工况结果可知，计算所得的应力(应变)与挠度影响线和有限元计算值的结果比较相似，桥梁的横向刚度较好处于良好的健康状态。     

基于有限元法的大跨度索桥钢结构受力分析

利用MIDAS/Civil有限元软件构建了大跨度悬索桥单缆结构和双缆结构体系下有限元模型,针对两种结构模型在汽车活载、横风荷载、自振频率结构特性和受力特征进行了模拟分析。研究结果表明:汽车活载作用下,双缆体系下的竖向挠度包络曲线位于单缆体系内侧,双缆结构加劲梁竖向挠度较单缆结构有所减小;横风荷载下,两种结构体系下的横向弯矩、挠度下的变化曲线较为类似,且双缆结构下的极值更大,在桥塔和跨中处加劲梁横向弯矩取得最大值,跨中处边跨挠度取得最小值,且主跨段挠度远大于边跨段挠度值;双缆结构的大跨度索桥一阶纵飘频率、横弯频率和扭转频率有所下降;一阶竖弯频率有所增加。从两种模型的分析结果表明,双缆结构大跨度悬索桥具有更优的受力特性和安全使用性能。     

斜拉桥钢拱塔在不同荷载作用下受力分析

以钢拱塔斜拉桥为例,采用有限元软件,对成桥阶段恒载、汽车荷载以及横向风荷载作用下的钢拱塔的弯矩及剪力进行了分析,得到以下结论:恒载作用下,顺桥方向上钢拱塔最大弯矩发生在离桥面大约1/3钢拱塔高度处,横桥方向上钢拱塔最大弯矩发生在钢拱塔底部,最大剪应力发生在离桥面大约2/3钢拱塔高度处;汽车荷载下,顺桥方向上钢拱塔弯矩最大弯矩发生在钢拱塔底部处,最大剪应力发生在离桥面大约1/5钢拱塔高度处;横向风荷载下,顺桥向上钢拱塔最大弯矩发生在钢拱塔底部处,最大剪应力发生在钢拱塔底部处,最大值为637kN·m,且钢拱塔顶部的剪力方向与钢拱塔底部相反,最大值为243kN·m。     

海岸独塔自锚式悬索桥内力分析

为了掌握运营状态下海岸独塔自锚式悬索桥的力学性能,本文以烟台夹河大桥(桥跨布置为115m+115m的钢-混组合结构独塔自锚式悬索桥)为背景,基于Midas/Civil有限元分析软件,进行了活载、温度、风荷载等主要荷载及其组合作用下大桥结构力学性能分析和动力特征分析。分析表明:(1)活载对缆索系统内力和位移影响最大,温度作用影响较小,纵向风荷载和其余荷载影响都很小。(2)活载作用下主梁竖向位移正负值之和为桥梁跨径的1/350,本桥纵梁竖向刚度相对较柔。(3)结合静动力分析可知,主梁纵向位移较大。应该必须采取必要措施限制主梁在制动力、纵向风或地震作用下的纵向位移,保证正常使用的舒适性和安全性。     

基于快速拉格朗日的板式无砟轨道路基动力响应研究

将列车荷载简化为一激振力并作为等效轮轴荷载，运用FLAC3D内置的FISH语言编程实现列车荷载的定时、定点施加，从而模拟列车在轨道结构上的移动加载过程。以遂渝线板式无砟轨道路基结构为对象，建立三维动力分析模型，基于FLAC3D计算平台，利用编制的动力加载程序对轨道路基结构进行了动力响应计算，分析了列车移动荷载作用下路基各结构层的动位移、动应力响应特性以及动响应在路基深度范围内的衰减特性，并以基床表层为研究对象，着重考察了其刚度变化对路基动力响应的具体影响。     

地铁列车荷载对上覆高速公路影响的数值模拟

地铁列车荷载会对周围环境造成不良影响,导致周围土体产生附加变形,进一步发展可能对地铁运营造成安全隐患。该文以某双线盾构隧道与上覆高速公路路基关系为背景,采用三维有限元分析的方法,首先研究模型边界及列车荷载简化的过程,然后分别研究不同列车速度下单线及双线列车通过后路面及地层残余沉降分布特点,路基最大与最小主应力变化情况。结果发现:列车荷载作用后路面及地层残余沉降均呈现出"马鞍状"分布,双线列车荷载通过后,相比单线列车荷载工况,路面及地层最大残余沉降从隧道正上方转移至两条隧道中心处,最大残余沉降增大了10%～25%,而路基两侧均出现了一定范围的应力集中现象,可能在列车荷载循环作用后,路基两侧产生开裂,而单线列车荷载通过建议不用限速措施,双线列车荷载通过速度不宜超过60 km/h,最好不要出现双线同时通过的情况。     

秦沈高速铁路路基动位移模拟分析

模拟了秦沈客运专线的路基条件,计算分析了铁路路基的动力响应(位移)在列车荷载作用下的分布规律及影响路基位移值的各种因素.提出了路基动力响应(位移)随车速变化的"双峰现象"及其成因,并将数值模拟结果与秦沈客运专线现场动力测试试验数据进行了对比分析.