常用连续桥梁桥面铺装局部力学分析

通过对连续桥梁桥面铺装局部进行力学分析,得出常用连续桥梁桥面铺装顺桥向最大纵向拉应力及横桥向最大拉应力数值及位置;竖桥向最大拉应力及最大压应力数值及位置;最大剪应力和最大挠度数值及位置。     

赤石大桥下拉索施工抗风措施风致振动响应分析

以赤石特大桥为工程依托,针对赤石大桥施工抗风措施"下拉索+TMD"中的下拉索在大风条件下可能产生的大幅振动问题,采用ANSYS软件进行考虑全桥结构的下拉索风致抖振响应分析。计算结果表明:采取施工抗风措施且考虑下拉索脉动风效应后(斜拉索分段建模),最大双悬臂状态桥塔关键截面和主梁塔梁交界处截面应力均满足规范要求,即下拉索脉动风效应不会对桥塔、主梁结构抗风安全产生明显不利的影响;考虑下拉索脉动风效应(且拉索分段建模后),下拉索最大索力值为1.091E+06 N,比单索模型结果偏小约20%左右;下拉索中点顺桥向、横桥向风致抖振位移响应极大值分别为2.94 m和3.44 m。     

CRTSⅠ型双块式无砟轨道冬季温度场试验

为探讨无砟轨道结构温度场分布,通过对成都地区CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构冬季温度场监测,分析了不同天气轨道结构温度场的变化规律.基于数理统计方法,提出了成都地区双块式轨道道床板冬季垂向温度荷载模式.研究结果表明:道床板昼夜温度变化较大,支承层温度变化较小,道床板表面最大温差17.50 ℃,支承层底面最大温差0.35 ℃;随深度增大,温度变化幅值减小,道床板温度峰值滞后于气温峰值;轨道结构最大正温差出现在14:30左右,最大负温差出现在约08:00;道床板温度沿深度呈指数函数关系.      

大跨组合斜拉桥索塔主动横撑的应用分析

双肢倾斜桥塔在施工过程中由于自重和施工临时荷载的偏心作用使桥塔产生较大的弯矩并可能在塔壁产生较大的拉应力,需要在施工过程中设置合理的临时横撑以保证施工过程的安全。以某跨海大桥斜拉桥为背景,介绍了斜拉桥索塔施工过程中的主动横撑计算过程,并结合施工实践对主动横撑的设置进行了技术总结。结果表明,采用主动横撑后,桥塔根部的应力状态良好,满足规范要求。     

斜拉桥塔梁固结处局部应力有限元分析

为了研究济南市开源路穿越铁路段建设工程主桥(31+ 78+ 181+ 78+ 31)m双塔斜拉桥塔梁固结部位的应力分布规律,确定该桥梁设计的合理性、进一步优化结构设计,采用MIDAS/FEA有限元软件建立了塔梁固结部位的有限元模型,分析获得局部模型顺桥向、横桥向以及竖向等各方面的应力结果,最后得出本桥总体应力水平满足规...     

温度及活载作用下双塔简支梁悬索桥静力分析

依托某双塔简支钢桁加劲梁悬索桥为研究背景,运用Midas/Civil软件建立桥梁仿真空间模型,分别对活载与温度作用下的简支梁悬索桥进行静力分析,得出以下规律:(1)活载作用下主缆与加劲梁在中跨1/4处的竖向位移变化最为明显;主缆中跨和吊杆边跨的轴力均向桥塔处逐渐增大;桥塔处主缆的轴力突变由塔顶固结约束及主塔偏位导致。(2)主缆中跨的竖向位移随着温度的升高逐渐下移,反之降温逐渐上升;桥塔处主缆的竖向位移在降温作用下产生小幅下挠,反之升温则上挠。(3)主缆和吊杆轴力随着温度升高逐渐减小,反之轴力增大;温度作用仅对吊杆中跨两侧轴力产生影响。     

高速铁路简支箱梁的温差控制

针对高速铁路简支箱梁施工过程因混凝土内外温差过大出现温度裂缝的问题,提出了箱梁预应力孔道通水和内腔通风的温差控制措施.确定了混凝土温度应力场仿真参数的取值,并通过温度场仿真结果与试验结果的对比,验证了参数取值的准确性.对自然养护状态下和温度控制措施下简支箱梁温度应力场进行仿真分析的结果表明：通过温差控制措施,简支箱梁混凝土的最大压应力由支点截面段的2.77 MPa降至跨中截面段的2.21 MPa,最大拉应力由支点截面段的1.255 MPa降至跨中截面段的1.00 MPa,从而有效控制温度裂缝的产生.我国规范规定的15℃的温差限值显得过于严格,可放宽至20℃.     

小半径曲线刚构箱梁桥日照时变温度场与温度效应

应用太阳物理学理论确定了太阳的实时位置, 结合光线跟踪算法实时选取了结构的时变迎光面, 得到了结构的时变热边界条件; 以永顺—吉首高速公路石家寨立交中的一座小半径曲线刚构箱梁桥为工程背景, 参考当地历史气象数据, 以气温最高的某夏日为例, 在考虑太阳辐射、长波辐射、对流换热和风速等环境条件下, 实现了小半径曲线刚构箱梁桥三维瞬态日照时变温度场的有限元仿真, 通过热-结构耦合分析得到了小半径曲线刚构箱梁桥的日照时变温度效应。研究结果表明: 在日照时变辐射作用下, 由于小半径曲线刚构箱梁桥翼缘板的遮盖作用, 箱梁腹板受太阳直射的时间不同, 箱梁各断面腹板处最大温差为1.3℃; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板竖向温度梯度变化规律与《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) 中相似, 顶板上下表面间最大温差为14.3℃, 且箱梁顶板下表面温度变化滞后箱梁顶板上表面约3 h; 小半径曲线刚构箱梁桥顶板下表面会出现最大为3.13 MPa的横向拉应力, 顶板上表面、腹板外表面也均会出现超过2 MPa的横向拉应力; 小半径曲线刚构箱梁桥梁端与跨中位移变化趋势相反, 初步揭示了日照时变辐射作用下小半径曲线刚构箱梁桥的蛇形运动规律。      

斜弯钢—混组合梁桥桥面板空间受力分析

为研究斜弯钢—混组合梁桥桥面板的空间受力状态,运用有限元软件分别建立全桥模型和局部精细模型.结果表明,在拆除临时支承阶段,桥面板外侧拉应力大于内侧,施加强制位移后外侧拉应力小于内侧拉应力,两侧拉应力较大区域均位于支座附近,呈斜向分布,与支座连线方向保持一致,最大拉应力向内侧偏移1.3m左右.由此可知:斜支承造成梁桥受力...     

悬索桥主塔截面选形及阻力系数的确定

以一座主跨460 m的双层地锚式悬索桥为例,介绍混凝土主塔常用的截面形式及阻力系数的确定方法。分别采用规范查表、风洞试验及数值模拟确定塔身截面阻力系数,并对结果进行比较分析。研究表明:塔柱间的遮挡效应对阻力系数的影响较大,塔身截面的横向阻力系数不都在横桥向风作用下达到最大值,桥塔在受力分析时需综合考虑这些因素,以确保结构设计的安全性和经济性。     

钢箱梁顶推施工温度梯度效应影响分析

为研究钢箱梁顶推施工过程中温度梯度效应对导梁端部竖向变形的影响,选取某高架桥钢箱梁顶推施工最大悬臂工况,结合现场实测温度梯度分布,参考规范拟合出温度梯度公式,采用MIDAS Civil建立全桥有限元模型,分析导梁端部在温度梯度效应下的竖向变形,研究不同时间段梁端竖向变形的变化趋势。结果表明,现场实测温差沿梁高方向最大达26.7℃,根据规范拟合的温度梯度模式可以较好地包络实测温度;悬臂端竖向位移随温差的增大而增大,最大温度梯度作用下的位移超过梁体自重作用下的位移,建议选取温差较小的时段进行顶推落架。研究结果总结出针对钢结构顶推施工消除温度梯度效应影响的方法,可为钢箱梁顶推施工控制提供参考。     

高原高寒地区“上”形钢-混凝土组合梁的竖向温度梯度模式

以青海省海黄大桥为工程背景,建立了考虑气象参数的组合梁温度场有限元分析模型,采用实桥测试数据对模型进行了验证;分析了"上"形组合梁四季竖向温度分布,给出了升温和降温时竖向温度梯度简化模式,研究了太阳辐射强度、气温和风速等气象参数对温差的影响规律,采用极值统计方法给出了50年一遇气象参数代表值下不同沥青混凝土铺装厚度的"上"形组合梁最不利竖向温度梯度模式。研究结果表明:在日照升温和夜间降温过程中,组合梁竖向温度梯度模式不同;升温过程中最大温差出现在14:00,温度梯度模式可简化为"顶部5次抛物线"加"底部折线"的形式,顶部温差受沥青混凝土铺装厚度影响较大,当铺装厚度分别为0、50、100、150mm时,顶部温差极大值分别为23.8℃、31.7℃、24.1℃、17.4℃,底部温差极大值可取5.1℃;降温过程中最大温差出现在2:00,温度梯度模式可简化为"顶部双折线"与"底部等温段"的形式,顶部温差受沥青混凝土铺装厚度影响较大,当铺装厚度分别为0、50、100、150mm时,顶部温差极小值分别为-12.2℃、-8.2℃、-5.0℃、-2.9℃,底部温差极小值可取-16.4℃;"上"形组合梁竖向温度梯度受气象参数的影响,温度与太阳日辐射总量和气温基本呈线性关系,而与风速表现出非线性关系;"上"形组合梁升温梯度模式与美国AASHTO规范接近,但顶部温差取值较美国AASHTO规范高1.7℃,降温梯度模式与欧洲规范接近,但底部温差较欧洲规范低8.4℃,故本文给出的温度梯度模式更为不利。     

高寒地区大跨径变截面连续梁桥温度效应分析

针对高寒地区大跨径变截面连续梁桥温度效应问题,以黑龙江省依兰松花江公路大桥为例,采用有限元分析的方法,分别探讨了整体温度与温度梯度对桥梁结构竖向挠度的影响规律。结果表明,整体温度的温差与竖向挠度幅值呈正相关,且基本为线性关系;不管是整体温度还是温度梯度作用下,次边跨竖向挠度最大,中跨次之,边跨最小;与等截面连续梁桥不同,变截面连续梁桥在整体温度荷载作用下的竖向挠度不可忽略。     

桥台裂缝的温度场效应研究

以重庆盘溪路大石坝立交工程为例,从温度场理论出发,研究了冬季降温产生的温度应力对如桥台结构的大体积混凝土应力变化的影响;应用有限元软件对桥台背面进行切缝处理,研究切缝后的桥台应力场分布情况。研究结果表明:桥台的外侧受温度影响比内侧受温度影响更为敏感,在降温时候外侧更容易开裂,在桥台背面适当位置增加竖向切缝后,桥台的温度应力集中现象将获得释放。     

爆炸作用下储油罐基础的动力响应分析

基于Ansys/LS-DYNA软件,模拟储油罐燃烧爆炸后冲击波的变化及分布特征,研究储油罐基础的动力响应.结果表明:仅考虑重力效应的环墙基础的应力状态与计入爆炸冲击的动力分析结果不同,差异明显.动力最大竖向压应力是静力值的30倍,最大竖向拉应力是静力值的54倍;环墙的最大压应力小于混凝土抗压强度;爆炸荷载作用下环墙的环向拉应力超过混凝土抗拉强度,结合环墙上点的环向位移可推断环墙竖向开裂,此与环墙基础的灾后调查相符.     

考虑相变作用的冻土路基应力与变形分析模型

基于冻土路基温度场的控制方程,考虑水分转化为冰的相变作用对土体瞬时变形和蠕变变形的影响,建立路基应力和变形的二维数值方程,并通过1月份的路基冻胀力学模型,分析冻胀带内水分相变引起的路基应力和变形的分布规律.研究发现,在冻胀区域一定的情况下,冻胀率的大小决定了路基表面应力和变形的极值大小;竖向位移的最大值在坡脚处产生,并向路基中部和左侧边界逐渐递减;随着冻胀率的增加,路基表面裂缝有从坡脚向路中发展的趋势;路基表面产生最大拉应力的位置与最大竖向位移的位置基本吻合;路中所承受的拉应力主要发生在水分集聚的相变带范围内.结果表明,相变作用是引起路基发生冻胀病害的直接因素,分析路基应力与变形的分布规律是研究多年冻土路基破坏机理的有效方法.     

大跨径斜拉桥拉索施工控制研究

以武穴长江公路大桥为例，采用弹性悬链线理论精确解迭代计算方法和实测斜拉索弹性模量计算无应力索长，并考虑索塔锚固点定位及定位时温度修正、新增锚垫板、健康监测锚索计、上塔柱预抬、南边跨预偏等因素，修正索长，确定制造索长。斜拉索张拉控制采用部分斜拉索一次张拉至设计索长，其余斜拉索考虑合龙后二次调索，以避免南塔在施工过程中塔偏过大、塔梁限位支座反力过大。武穴长江公路大桥调索完毕后实测索力、主梁线形、桥塔偏位误差均在允许误差范围内。     

表面含裂缝沥青路面低温收缩断裂分析

考虑沥青混合料的感温特性,应用ABAQUS的瞬态热分析和热-力耦合求解技术,采用奇异单元及断裂力学理论,对沥青路面在低温大温差作用下的温度应力表面裂缝问题进行了数值分析.分析结果表明：外界环境温度变化对沥青路面面层的影响最大,其次是基层;低温收缩产生的温度拉应力在裂尖附近急剧增大,导致材料损伤,致使裂缝进一步扩展;降温幅度对应力强度因子KⅠ的影响显著,大温差是高寒地区沥青路面损伤的重要原因.     

高寒地区沥青路面温度行为数值分析

为研究高寒地区沥青路面结构温度行为,以ABAQUS软件为计算平台,结合正交试验方法及滞后衰减气温模型,进行了气象参数对沥青路面温度场影响及其参数敏感性分析,讨论了结构类型、结构层厚度及层间状态等因素对路面温度场及温度应力分布状况的影响,预测了沥青面层不同深度温度日变化值。研究表明:日太阳辐射总量和日平均风速对路面温度具有显著影响,但其显著性与路面结构类型无关;结构层温度场低温时段差别较小,高温时段差别较大;低温下结构层最大温度拉压应力是高温下的5~8倍;级配碎石基层具有良好的温度变化适应性,是高寒地区首选的基层材料类型;采用滞后衰减气温模型进行高寒地区沥青面层温度预测,高温时精度较高,低温时精度较低,该模型的适用性有待进一步完善。     

钢-混凝土组合梁温度效应的解析解

针对考虑和不考虑界面滑移2种情况,在任意温度分布作用下,推导了钢-混凝土组合梁界面剪力、相对滑移和温度应力理论计算公式,采用有限元模拟对考虑界面滑移的公式进行了验证,并在钢-混凝土温差模式(模式1)、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)温差模式(模式2)和英国规范BS5400温差模式(模式3)下,对比了温度效应的计算结果。分析结果表明:采用考虑界面滑移的剪力理论公式计算出的组合梁界面剪力分布与有限元计算结果规律一致,3种模式下剪力最大偏差分别为1.15%、2.65%和3.41%;组合梁界面剪力服从双曲余弦函数分布,界面滑移服从双曲正弦函数分布;不考虑滑移与考虑滑移计算得到的界面最大剪力基本相等,最大偏差仅为1.22%;组合梁跨中温度应力计算值的最大偏差小于1%,但组合梁端部温度应力计算值偏差较大,模式3温差为20℃时,考虑滑移时的混凝土底部温度拉应力为不考虑滑移时的1.9倍;组合梁的界面温度效应与温差成线性关系,斜率与温度分布模式有关,模式1的界面剪力、界面剪应力和界面滑移的变化速率最大,分别为9.138kN·℃-1、0.067MPa·℃-1和5.263×10-3 mm·℃-1;温差为30℃时,模式1的界面剪力、界面剪应力和界面滑移变化速率均为模式3的3倍以上,因此,不考虑钢梁温度梯度会使组合梁界面剪力、相对滑移与温度应力计算结果产生偏差,且偏差会随温差的增大而增大。