基于国外规范的多跨钢混叠合梁桥的设计与分析计算

以非洲乍得共和国的乍得大桥为例,采用欧洲规范对一座钢—混叠合梁桥进行设计,并对其结构进行了分析计算.根据欧洲规范,计算了钢材与混凝土材料的弹性模量和设计抗压(拉)强度等基本参数.利用法国规范中对汽车活载、正常使用状态和承载能力极限状态下荷载组合的规定,进行了荷载横向分布系数与冲击系数的计算.利用Midas有限元软件,建立了钢—混叠合梁桥结构分析有限元模型.计算结果表明:该大桥满足规范要求.本研究对于国内企业承接类似的海外工程具有借鉴与参考价值.     

钢—混叠合梁有限元分析

以清水河工业南桥为工程背景,采用有限元程序建立系杆拱桥三维空间有限元模型,通过对钢-混叠合梁构造特点和力学性能的分析,指出该桥的缺陷并给出相应的解决方案,在实际工程中得到了很好的应用,对今后该体系桥梁的设计具有一定的指导意义.     

混合梁斜拉桥钢-混结合段受力行为仿真分析

为探讨混合梁斜拉桥钢-混结合段的受力行为,以黑瞎子岛乌苏大桥为研究对象,采用通用有限元程序ANSYS,对其钢-混结合段的受力行为进行了非线性数值仿真分析.分析中考虑了结构和材料的非线性特性,采用非线性弹簧模拟栓钉的粘结-滑移行为,并与采用线性弹簧模型的分析结果进行了比较.计算结果表明:采用非线性弹簧单元模拟栓钉时,数值分析结果与试验结果吻合较好;在设计荷载作用下,采用线性栓钉模型和非线性栓钉模型的计算结果差别不大;采用不同的栓钉力学模型时,对结合段混凝土的初始裂纹扩展模式有较大影响,而混凝土大部分开裂后裂缝分布的差异不大.      

钢一混叠合梁有限元分析

以清水河工业南桥为工程背景,采用有限元程序建立系杆拱桥三维空间有限元模型,通过对钢一混叠合梁构造特点和力学性能的分析,指出该桥的缺陷并给出相应的解决方案,在实际工程中得到了很好的应用,对今后该体系桥梁的设计具有一定的指导意义。     

基于实数编码遗传算法的桥梁有限元模型修正方法

为克服传统桥梁有限元模型修正迭代优化过程中存在的局部收敛和提高模型修正精度, 提出了联合实数编码遗传算法与静动力实测数据的有限元模型修正方法; 引入四边形等参元理论和牛顿迭代法编制宏命令, 实现有限元模型中车辆荷载的快速自动加载; 基于结构有限元模型静动力特性构造目标函数, 以实数编码遗传算法为优化策略, 采用MATLAB平台建立了有限元模型修正框架; 通过对一个简支框架结构的数值模拟, 对比了所提出优化方法与其他方法的收敛效率和修正结果, 以验证所提出方法的有效性; 采用拉丁超立方体抽样分析了有限元模型参数变化对桥梁动力响应的影响, 以确定待修正参数, 并采用所提方法修正了一座改建的空心板桥梁的实体有限元模型。分析结果表明: 零阶算法和一阶算法对参数的敏感性和修正范围依赖大, 选用敏感性较小的参数或者参数修正范围大于50%将会导致错误的修正结果; 实数编码遗传算法对初始输入不敏感, 可避免局部收敛的情况; 采用灵敏度分析得到的主要待修正参数有空心板弹性模量、现浇层弹性模量以及支座横桥向和顺桥向的约束刚度; 修正后的空心板弹性模量增幅约为19.13%, 现浇层弹性模量增幅约为16.00%, 横向约束刚度增幅约为46.21%, 纵向约束刚度增幅约为72.72%, 修正后的有限元模型的静动力特性与实测响应吻合良好, 各测点静力响应误差均小于4%, 动力响应误差小于3%。      

波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥参数敏感性分析

为研究波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥的参数敏感性,以减河大桥为研究对象建立有限元模型,分析主梁质量、混凝土弹性模量、预应力损失及混凝土收缩徐变等参数对主梁结构的影响,从主梁顶板、底板应力变化及竖向挠度变化确定各参数对结构的影响程度,即参数敏感性.结果表明:主梁质量、预应力损失和混凝土收缩徐变对桥梁结构影响较大,混凝土弹...     

强迫位移法在连续钢—混凝土组合曲线箱梁桥的适应性研究

强迫位移法是一种给钢-混组合结构的墩顶混凝土板施加预压应力的方法。建立连续钢-混组合曲线箱梁桥的ANSYS有限元模型,计算不同曲率半径时,采用强迫位移法时结构的性能指标。研究结果表明：当曲率半径较小时,强迫位移法（中墩处内、外侧支座施加相同的强迫位移）会使结构产生严重的扭转,导致内、外侧钢梁、混凝土板内力及内、外支座反力差异较大,因此在小半径的钢-混组合结构曲线箱梁桥中需谨慎使用。     

拱塔斜拉桥桥塔钢-混结合段空间受力分析

斜拉桥桥塔钢-混结合段结构复杂,构件众多,使得其受力状态极为复杂.以某拱塔斜拉桥的桥塔钢-混结合段为基础,利用Midas/Civil建立空间杆系模型,进行整体静力分析,确定桥塔钢-混结合段部位3种最不利荷载工况,得出其荷载和位移的边界条件.再利用大型空间有限元软件ANSYS,建立桥塔钢-混结合段三维实体模型,并进行受力分析,明确钢-混结合段处钢板和混凝土的受力性能.计算结果表明:钢-混结合段的变形较小,钢板和混凝土的应力水平较小,结构的安全储备良好.     

大跨度叠合梁斜拉桥动力特性分析

基于国内在建的大跨度叠合梁斜拉桥,采用ANSYS软件分别建立了全桥结构的梁-壳单元三维有限元模型与单主梁三维分析模型,对该叠合梁斜拉桥的动力特性进行了分析,并通过比较考察了不同计算模型之间的偏差。     

大跨度V型双拱塔斜拉桥索塔钢-混结合段有限元分析

主塔钢-混结合段是索塔受力的关键部位,是结构设计中重点关注的细部结构,因此有必要进行局部应力分析。首先根据圣维南原理,采用大型空间有限元分析软件midas fea建立了主塔钢-混结合段的有限元模型,然后分4种静力荷载工况对钢-混结合处的应力水平及应力分布情况进行了较为详细的分析。结果表明:主塔钢-混结合段各构件应力水平不高,钢结构处于弹性工作状态,未出现屈服,混凝土主拉与主压应力水平较低,结构设计合理,能够满足设计与使用要求。     

后张预应力预制混凝土框架中节点的数值模拟

为了解决有限元研究中预制混凝土框架节点处新旧混凝土叠合层界面黏结与穿过叠合层钢筋难以模拟的问题,讨论了有限元软件ABAQUS中模拟新旧混凝土叠合层黏结性能的不同方法,引入叠合层的黏结滑移本构和钢筋的剪切-滑移模型相结合的本构关系,建立后张预应力预制混凝土框架中节点非线性有限元分析模型,计算结果与足尺模型的试验结果吻合较好,并在此基础上重点开展了轴压比、混凝土强度、预应力筋有效应力及筋黏结构造（全黏结、部分黏结和无黏结）等有限元参数分析. 分析结果表明:轴压比由0.2增加到0.4时,承载力提高了11%,由0.4增加到0.6时,承载力增加不明显;提高混凝土强度、增加有效预应力可显著提高承载力;预应力筋黏结构造对节点承载力影响不显著,增加无黏结长度,可一定程度延缓节点的屈服.      

马鞍山长江大桥中塔钢-混凝土叠合段施工关键技术

马鞍山长江大桥中塔设计为钢-混凝土叠合塔,叠合段处于钢-混凝土结构过渡部分,钢塔荷载通过混凝土顶面直接传递,混凝土顶面与钢塔柱底座板接触的密贴性是保证结构安全的关键.通过试验确定叠合段混凝土配合比、施工工艺,开展1/4模型试验验证施工工艺的可靠性.在离钢塔柱2m处设置后浇混凝土叠合段,采用195cm自密实混凝土+5cm高性能砂浆,成功解决了叠合段混凝土浇筑难题.最后进行钢混接头无粘结预应力的张拉,确保了钢塔柱与混凝土塔柱之间无缝连接.     

大跨度组合梁斜拉桥成桥状态参数敏感性分析

为保证大跨度钢-混组合梁斜拉桥成桥后的主梁线形和结构各部位的受力均满足规范要求,以赤壁长江公路大桥为研究对象,考虑几何非线性因素建立有限元模型,对桥梁施工全过程进行仿真模拟.研究了成桥状态的主梁线形、控制截面应力、斜拉索索力对钢主梁的重量和弹性模量、桥面板的重量和弹性模量、拉索的弹性模量及温度误差的敏感程度.研究结果表...     

大跨钢-混凝土结合梁斜拉桥传力机理

为探讨大跨结合梁斜拉桥中钢主梁与混凝土板的传力机理,采用梁段模型试验与有限元数值分析相结合的方法,对观音岩长江大桥主梁的受力性能进行了研究.用有限元软件ANSYS建立标准梁段的空间有限元模型,对不同组合荷载作用下结合梁的应力分布进行了弹性分析;考虑材料的非线性特性和剪力钉荷载-滑移的非线性关系,对设计荷载组合下结合梁的力学行为进行了弹塑性分析.在此基础上,采用1:2的缩尺比例进行模型试验研究,测试了不同荷载组合下结合梁截面的应力.研究结果表明:在设计荷载组合作用下,混凝土板与钢主梁间的相对滑移较小,剪力钉能有效抗剪,保证结构整体受力性能的要求;结合梁截面应力基本满足平截面假定,钢主梁以抗弯为主,混凝土板承担较大截面压力.      

波形腹板钢箱-混凝土箱梁桥的有限元模型修正

为了缩小波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁桥有限元值与实测值之间的偏差,提出了采用响应面法和Fmincon算法相结合的桥梁有限元模型修正方法.以甘肃景中机场连接线的一座波形钢腹钢箱-混凝土组合箱梁桥为研究对象,首先对其进行静、动载试验,获得其弯曲振动频率、挠度及应变的实测值;其次分别采用实体和板壳模式的有限元建模获得该桥相应...     

预应力钢-混叠合梁的施工工艺及关键技术

鉴于预应力钢-混叠合梁结构自重轻、易操作、投资少的优点,结合工程实例．对其施工工艺及关键技术作一介绍,可为其有越来越多的工程应用总结经验。     

钢桥面板在桁梁桥更新加固中的应用

介绍了正交异性钢桥面板在桁梁桥桥面板更新加固中的主要优势:重量轻、强度高、安装迅速,以及根除现有病害的细节构造。并且借助三维有限元模型分析,结合实桥试验,考察了钢桥面板与原纵横梁的协同工作状况。通过不同加载工况对比分析,认为更新的钢桥面板与原纵横梁叠合作用明显,增强了结构刚度,降低了纵横梁结构的应力,有效增强了既有桥梁的承载能力。     

钢-混组合梁桥力学性能分析

为优化钢-混组合梁剪力键设计,依托某钢-混组合梁桥,使用midas有限元设计软件分析了组合梁桥运营阶段结构变形、抗剪强度、钢梁和混凝土板应力、剪力键应力幅、支座反力等力学性能,结果满足规范要求,在此基础上对剪力键类型和设置间距开展研究,研究表明：剪力键类型和设置间距对组合梁界面滑移影响较大,设置柔性剪力键的方案,结构滑移量较大,剪力键类型和设置间距对挠度有一定影响,但对钢-混组合梁结构应力影响不明显。剪力键刚度越小,设置间距越大,钢-混组合梁成桥变形越大。研究结果可供类似工程设计参考。     

预应力混凝土梁超载能力分析

为了验证利用有限元法分析预应力混凝土梁极限承载能力的准确性,对T形预应力混凝土模型梁进行了极限承载力加载破坏试验,采用ANSYS有限元程序,建立了T梁的分离式有限元模型,分析了模型梁从加载到破坏全过程的受力和变形。发现利用实验与有限元法得到T梁的荷载-挠度曲线与荷载-应变曲线的变化趋势一致,并呈现良好的非线性,但是通过荷载试验得到T梁的超载能力为9.07 kN.m,按照有限元分析得到的超载能力为12.48 kN.m,偏差较大,原因是分析模型偏于理想化。分析结果表明:利用有限元法在总体上能够有效地模拟钢筋混凝土梁受力全过程中各个量的非线性变化,对超载能力的求解是可行的。     

钢-ECC/UHPC组合梁负弯矩区力学性能研究

为改善钢-混组合梁负弯矩区混凝土易开裂缺点,引入工程水泥基复合材料(ECC)和超高性能混凝土(UHPC)代替普通混凝土(NC)形成钢-ECC/UHPC组合梁,展开了1片钢-NC组合梁、1片钢-ECC组合梁和2片钢-UHPC组合梁的负弯矩区静力试验;结合有限元分析方法对比了不同类型混凝土的应变、裂缝扩展与分布特点,分析了混凝土类型和配筋对钢-混组合梁破坏形态、承载能力与变形能力影响规律。研究结果表明：钢-混组合梁在负弯矩作用下整体协同工作性能良好,破坏形态均为弯曲破坏;ECC和UHPC裂缝呈现纤细的特点,ECC尤为明显;与钢-NC组合梁相比,钢-ECC组合梁和钢-UHPC组合梁的开裂荷载分别提高了2.00和2.75倍,抗弯刚度分别提高了17.23%和35.73%,抗弯承载力分别提高了9.00%和6.81%,表明UHPC抗裂能力更强,可以有效改善钢-混组合梁负弯矩区桥面板抗裂性能,ECC与UHPC代替NC可以提高钢-混组合梁的抗弯刚度和承载力;配筋与无筋钢-UHPC组合梁的开裂荷载和前期刚度无显著差异,无筋钢-UHPC组合梁破坏时形成贯通裂缝,其承载力相比配筋钢-UHPC组合梁下降了13....