大跨悬索桥面向结构健康监测的基准有限元模型

为描述大跨桥梁服役前完好状态时的结构性能,建立了润扬悬索桥面向结构健康监测的基准有限元模型。首先,探讨面向健康监测需求、建立适度精细基准模型的目标,提出了采用正交异性壳单元等效钢箱梁的建模策略。然后,就钢箱梁的简化模拟、桥塔的动力模型修正、成桥状态初始构形及内力的确定、主梁边界条件的确定和钢箱梁局部应力分析等关键技术问题进行了详细的研究。最后,对所建立的基准有限元模型采用润扬悬索桥成桥试验的实测结果进行了验证。结果表明,该基准模型能从整体结构尺度与局部构件尺度两个方面准确地模拟结构的实际性能,从而为润扬悬索桥的损伤识别与状态评估提供了可靠的结构描述与分析依据。     

深中通道锚碇上方大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及吊具设计

深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥为跨径110 m的连续钢箱梁桥,有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇。因中山大桥提前合龙,受通航限制,该区域共20片大节段钢箱梁(4片长86.1 m,重1 097 t; 16片长110 m,重1 408 t)需由武船中山基地码头船运至中铁南方基地码头吊装卸船,转运后再由“天一号”运架一体船取梁。根据中铁南方基地码头2台2 000 t龙门吊情况,进行大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及配套吊具设计。对单钩单梁、双钩单梁、双钩双梁3种吊装卸船方案进行分析,考虑经济性和操作便利性,选择双钩双梁方案。根据吊装需要,设计4套相同的吊具(主要由扁担梁、销轴、绳轮、绳圈和卸扣等组成),110 m和86.1 m大节段钢箱梁分别设置16套和12套吊点,每根扁担梁下设4个吊耳。采用MIDAS软件建立钢箱梁及扁担梁整体模型,分析钢箱梁、吊具及连接构件的力学性能。结果表明：钢箱梁、钢箱梁吊耳及连接螺栓、扁担梁、扁担梁吊耳及销轴的受力均满足规范要求。设计的吊具已成功应用于20片大节段钢箱梁的吊装卸船施工。     

梁拱组合体系拱桥整体顶推中的应力测试与分析

以杭州市九堡大桥梁拱组合体系拱桥整体顶推过程为背景,利用有限元软件MIDAS/Civil对其整体顶推施工进行仿真模拟,并对主纵梁、主副拱、导梁及临时撑杆关键截面测点应力跟踪测试和处理分析.分析结果表明:顶推过程中测点实际受力情况与模型仿真模拟结果较吻合;主纵梁与主拱实测最大应力值均未超出钢材允许应力,主体结构横桥向受力...     

悬索桥钢箱梁缆索吊装施工BIM技术应用研究

重庆长寿长江二桥为跨长江大型悬索桥,主跨采用钢箱梁,选用缆索吊装技术进行主跨钢箱梁吊装.基于BIM技术开展缆索吊装系统的研究,建立钢箱梁及缆索吊机参数化模型,进行方案比选、碰撞检查与施工模拟,结合定点起吊、全回转吊具吊运、悬吊技术、牵引合龙等技术,在不搭设支架与横移梁的前提下,解决了钢箱梁安装精度问题;通过BIM模型进行施工过程可视化监测、危险源梳理与安全管理,保证了吊装过程安全可靠,提高了施工质量和效率.可为同类型桥梁缆索吊装施工提供参考.     

城市钢箱梁桥横向分块施工分析

杭州市跨京杭运河高架桥为(37+60+37)m连续钢箱梁桥,钢箱梁总重约932t。为解决钢箱梁运输难题、加快施工进程,该桥钢箱梁采用纵向分段、横向分块施工方案,钢箱梁横向采用错位分割。为提高梁段的刚度并降低各梁段刚度的差异,提出剪刀撑加强方案,即在梁段的腹板与顶板开口处及缺失腹板处沿顺桥向增设剪刀撑。为分析剪刀撑加强方案的可行性,采用MIDAS Civil建立中跨有限元模型,分析吊装及安放过程中各梁块跨中处的位移与应力,并对实桥应力进行监测。结果表明:采用剪刀撑加强方案后,各梁块的变形和应力均较为协调,满足后续横向焊接施工要求;结构应力处于安全范围。实践证明,剪刀撑加强方案能够满足钢箱梁横向分块施工的控制要求。     

某大跨度钢箱连续梁桥整体吊装仿真分析

大跨度钢箱梁以其自重轻、承载能力大,且吊装施工方便等优点,能够明显减少涉水施工措施、降低工程造价,被越来越多的现代跨海桥梁工程所采用。但由于其纵横向加劲肋交错布置且顶底板处局部刚度不足,在吊点处容易出现应力集中现象,导致吊点处应力增大,关系到全桥的施工安全。因此对于大跨度钢箱梁施工阶段整体吊装仿真分析十分必要,通过合理的有限元计算结果改善结构构造和吊点位置进而指导整个施工过程,降低施工风险。以某跨海大跨度钢箱连续梁为研究对象,通过有限元计算模拟了整个吊装过程中钢箱梁和连接牛腿的受力性能。仿真计算结果表明:吊点的横向位置放在实腹式横隔板与中腹板的交接处是最佳位置,此时箱梁各板件应力得到明显改善;通过计算整个施工阶段吊装过程中钢箱梁和连接牛腿的受力性能能够满足施工需要,且具有较大的安全储备。     

典型病害对中小跨径钢箱梁的影响研究

为研究常见腐蚀病害和施工缺陷对中小跨径钢箱梁受力性能和疲劳寿命的影响,建立了某中小跨径钢箱梁均匀腐蚀、点蚀、焊缝对接错位和脱焊的有限元分析模型。结果表明:由于均匀腐蚀钢箱梁构件厚度减小,钢箱梁的应力略微增加,但钢箱梁结构的整体受力和疲劳寿命无明显变化;点蚀、对接错位及脱焊均导致钢箱梁内产生明显的应力集中,导致钢箱梁内的应力显著升高及其疲劳寿命的大幅降低,但由于后3种病害影响区域较小,三者对结构整体受力影响较小。     

大跨悬索桥箱形钢桁架梁的综合疲劳评定方法研究

根据大跨桥梁铜箱梁各类构件的受力特点建立了确定钢箱梁关键疲劳构件的评价模型,提出了基于结构有限元分析、应变监测信息、构件分级系统和桥梁结构人工检测等多方面信息综合评定关键疲劳构件的方法。以某大跨悬索桥钢箱梁结构为例,结合结构有限元数值计算和结构健康监测系统确定的关键钢箱梁截面,针对关键截面上的主要构件分布,利用应变传感器输出信息、结构有限元分析得到的应力分布信息、人工检测信息和桥梁主要构件的危险等级和易损等级信息,结合层次分析法和模糊综合评判理论确定了影响钢桥构件疲劳评定的各因素的权重,用综合隶属度评分法进行关键疲劳构件的等级评定。     

市政高架桥钢箱梁吊装施工技术

为满足该市政快速路钢箱梁架设施工需求,在钢箱梁架设前需要做临时支墩作为钢箱梁架设的辅助措施。根据现场现有材料状况,经过经济方案比选后选择型钢临时支架。通过Midas civil有限元软件对该支架整体建模分析计算,各杆件计算结果均满足计算要求,证明了该方案选择的可行性,方案的设计充分利用了现有材料,从而实现了项目利润的最大化。最后在支架关键部位(钢管柱和工字钢分配梁)布置应变片来监测钢管柱和分配梁的应力状况,并用全站仪监测分配梁最大位移。通过监测发现钢管柱最大应力为152MPa,分配梁最大位移为6. 4mm,应力及位移值与模型模拟数值接近。目前该快速路已完成施工并投入运营,在此过程中作为施工辅助措施的临时支架为钢箱梁的拼装施工起到了极为重要的作用。该临时支架所采用的模拟计算方法可行,对今后类似工程具有很好的参考价值。     

嘉绍大桥斜拉桥边跨钢箱梁架设方法及支架的受力分析

为适应多塔斜拉桥连续钢箱梁架设精度的高要求,施工方研究提出了支架上拼装边跨钢箱梁的架设方法.该文在介绍该架设方法的基础上,对其支架建立有限元模型,考虑边跨钢箱梁施工全过程,参照现行的桥梁设计规范,确定相关参数、工况和计算荷载,对边跨钢箱梁钢结构支架进行强度及稳定性分析.计算结果表明:嘉绍大桥斜拉桥边跨钢箱梁支架各构件应力和整体稳定性均满足规范要求,支架结构形式和构件截面尺寸设计合理.     

江东大桥顶推钢箱梁局部受力分析

采用顶推法施工的钢箱梁,在保证梁体整体受力安全的前提下,滑道处钢箱梁的局部受力安全也非常关键。以杭州市江东大桥无应力线形为多段连续曲线的钢箱梁的顶推施工为背景,针对支撑装置中含有橡胶垫块的滑道,运用ANSYS对钢箱梁局部进行三维有限元分析,对比4种典型工况下钢箱梁各个构件的应力分布情况,指出滑道处钢箱梁的转角位移是影响钢箱梁局部受力的关键因素。     

大跨度悬索桥钢箱梁吊装精细化分析

钢箱梁吊装是悬索桥施工的一个重要工序,吊装过程中结构的内力和变形变化显著,为保证施工过程安全,以武汉阳逻长江大桥为例,建立考虑索鞍接触、双吊索、梁段连接等实际构造特性的精细化有限元模型,分析钢箱梁吊装过程中结构的变形及钢箱梁吊装过程中主索鞍的顶推工艺。分析可知:钢箱梁底板开口距在吊装前期较大,后期逐渐减小;吊装过程中,钢箱梁线形从明显的凹曲线,逐渐转变为凸曲线并最终达到设计线形;吊装过程中跨缆吊机需设置最小预偏量;同一吊点内、外侧吊索存在的拉力差随着吊装进行不断减小。     

某特大跨径悬索桥跨缆吊机静载试验研究

跨缆吊机作为悬索桥加劲梁吊装的专用提升安装设备,其承载能力直接决定梁段吊装施工的安全。该文以某特大跨径悬索桥跨缆吊机为对象,采用Ansys软件建立跨缆吊机的主要承重结构钢桁架的三维有限元模型,并进行结构受力分析,由计算后的结果拟定静载试验方案。测试结果表明:此跨缆吊机设计结构受力情况良好、合理,计算稳定系数为11.1,实测最大应力为148.1MPa,最大位移为30.1mm,为跨度的1/1 176,且实测残余应力、位移均较小,跨缆吊机各个组成构件的强度和整体刚度均比设计值大,结构处于弹性工作状态,满足梁段吊装施工的承载力要求。     

基于多尺度有限元的钢桁架整体节点疲劳性能分析和试验研究

为了简化结构疲劳分析,提高计算效率,以大连星海湾大桥(主跨460m的3跨双层地锚式悬索桥)为背景,采用多尺度有限元方法对该桥钢桁加劲梁进行疲劳性能分析,整体节点板部分采用三维实体单元,传力构件采用普通梁单元,用Arlequin方法模拟耦合区域。进行了1∶2缩尺模型整体节点疲劳试验,将测点应力值与多尺度有限元分析值进行对比。研究结果表明,多尺度有限元分析值与试验值吻合良好,应用多尺度有限元分析结构疲劳性能是可靠的。多尺度有限元方法对结构主要研究部位进行准确模拟,减少了模型中的节点数和单元数,提高了计算效率,可以作为疲劳分析的一种新方法。     

曲线钢-混凝土结合梁桥的温度应力

基于有限元软件分别对曲线钢-混凝土结合梁桥整体升温25℃和桥面板降温7.5℃进行受力分析。研究在整体升温的温度应力作用下沿桥宽方向桥梁跨中挠度值、桥面板横向位置值、纵向应力值,并给出了整桥的变形云图;降温的温度应力下桥面板沿桥宽方向桥梁跨中挠度值、桥面板横向位置值、混凝土板及钢箱梁底板纵向应力值,同样给出了桥面板及钢箱竖向位移分布云图。通过对曲线钢-混凝土结合梁的有限元分析,说明曲率效应和扭转效应在曲线梁桥计算中是不可忽视的。     

斜拉桥扁平钢箱梁混合有限元分析

斜拉桥扁平钢箱梁是空间复杂受力的结构体系,是设计的关键部位。文章利用六自由度的梁单元和壳单元模拟斜拉桥中不同位置扁平钢箱梁,形成混合有限元。利用该方法对某钢箱梁斜拉桥进行整体受力计算,得到钢箱梁各板件的应力,分析了钢箱梁顶板应力在横桥向的不均匀性,并与常见的板壳有限元节段模型计算结果进行比较,验证了该方法的实用性与可靠性。     

自平衡吊装系统在崇启大桥主桥施工中的应用

吊装系统是超大吨位构件吊装的关键,崇启大桥是采用整体吊装的变截面连续钢箱梁桥,最大起吊吨位达2 400 t,每个大节段设置多达16个吊点,各吊点的受力均衡影响到吊装的安全.笔者着重介绍自平衡吊装系统的理念,及其在崇启大桥主桥钢箱梁吊装中的应用及其效果.     

嘉绍大桥变幅吊机的强度和稳定性计算分析

嘉绍大桥主航道桥为(70+200+5×428+200+70)m六塔四索面钢箱梁斜拉桥,钢箱梁采用280 t 变幅吊机安装.为分析吊装过程中变幅吊机的强度、稳定性,针对钢箱梁提升高度、重量及风荷载大小,确定了主要构件的计算工况,采用MIDAS Civil程序计算主要构件的最大应力,并采用特征值屈曲计算方法得出对应工况下的...     

基于梁格法的大边跨钢混混合梁有限元分析

为探明大边跨钢混混合梁受力特点及变形性能,以在建孙口黄河特大桥为研究对象,采用桥梁专用有限元分析软件Midas/Civil2019,在整桥单梁模型分析的基础上,考虑横隔板、加劲肋实际布置,构建了大边跨钢箱梁空间梁格法计算模型,得到了钢箱梁各构件的应力分布、变形规律和支座反力,并与单梁模型计算结果进行对比分析。结果表明:梁格模型的组合应力、剪应力、挠度和支反力与单梁模型规律相同,但极值均有所提高。在此类桥梁设计时,建议采用梁格法模型代替单梁模型。     

TAF环氧沥青铺装在虎门大桥维护应用效果后评估

以虎门大桥钢桥面铺装重置为背景,通过荷载试验跟踪评估TAF环氧沥青铺装层在虎门大桥应用的后期使用效果,重点论述新铺装层对正交异性钢桥面系局部应力及变形的改善效果,其中应力改善效果主要关注构件与构件连接部位的应力变化情况。通过对钢箱梁关键构件及重点部位在不同荷载工况及铺装状况下的测试及结果对比分析,了解不同使用条件下钢箱梁的应力及变形状况,充分了解新铺装方案对钢箱梁受力及变形改善的效果,以综合评定TAF环氧沥青铺装层的使用效果。