鄂东长江大桥混合梁结合段受力分析

鄂东长江大桥为主跨926 m的混合梁斜拉桥,混合梁结合段采用有格室后承压板形式,钢与混凝土间通过焊钉和开孔板连接件结合。为得出连接件受力分布和内力分担比例,校核连接件布置,对该结合段局部格室建立空间有限元模型,并考虑相对滑移、承压接触和连接件作用进行受力分析。研究结果显示,连接件和承压板各分担约50%的轴压力。焊钉作用最大剪力约为40kN,开孔板连接件约为130 kN,开孔板传力作用明显。沿主梁轴向,钢格室应力平缓减小,混凝土轴向压力线性增加,结合段应力过渡平滑。计算结果与模型试验结果较为吻合。     

大跨悬索桥加劲梁吊装过程强静风安全性研究

虎门二桥坭洲水道桥为主跨1 688 m双塔双跨钢箱梁悬索桥,加劲梁采用跨缆吊装法施工。为确定强静风作用下加劲梁吊装过程中的危险阶段及提高静风安全性的措施,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,采用非线性静风分析方法分析各施工关键阶段加劲梁的内力和位移响应,针对较高风险阶段提出安全措施。结果表明:合龙前大悬臂阶段和合龙后尚未刚接阶段为加劲梁吊装过程中的两大高风险阶段;提高临时连接件刚度可在一定程度上降低临时连接件的应力水平,使全桥的临时连接件受力更加均匀;但对于合龙阶段应力较高的塔根处,仅提高临时连接件刚度已无法满足强度要求,断开合龙处连接、采用柔性索将梁段和桥塔相连,可有效降低全桥临时连接件应力水平,限制梁端位移。     

汽车荷载形式对结合箱梁连接件受力性能的影响

针对采用现行设计规范计算得到的结合梁剪力钉连接件受力无法真实反映其实际受力的情况,以一座两跨连续结合箱梁桥为例,对汽车荷载作用下剪力钉连接件的受力性能进行研究。比较采用杆系有限元模型和板壳-实体有限元模型计算结合梁连接件受力性能的差别,分析不同汽车荷载作用方式对连接件受力性能的影响。结果表明:板壳-实体有限元方法更能真实地反映荷载的整体与局部效应以及同一截面上连接件受力不均匀的情况,因此宜采用该方法计算结合梁连接件的受力。在汽车荷载作用下结合梁连接件的受力与荷载的布置形式有较大的关系,采用车道荷载与车辆荷载相结合并考虑车辆荷载横向偏载的布置形式,能充分反映结合梁连接件的最不利受力情况。     

初次支护结构对围岩塑性区和位移的影响研究

为了探索初期支护对隧道围岩稳定性的影响,采用岩土工程三维有限元分析软件Z_Soil3D对隧道施工中锚杆和钢架的作用进行了模拟分析。计算结果表明:增加锚杆长度或钢架惯性矩,围岩塑性区厚度和围岩位移都减小,锚杆长度及钢架惯性矩存在优化值,当锚杆长度或惯性矩超过优化值后对进一步改善围岩稳定性的作用不明显;永久钢架主要起拱的作用,其内力以轴向压力为主,在节点处存在局部弯矩,永久钢架构件内力与施工顺序相关,最早施加的构件轴力是后施加的数倍;临时钢架为压弯构件,存在较大轴力和弯矩,水平和竖向临时钢架的弯矩相差不大,2层水平钢架构件的轴力相差较大,竖向构件的轴力与上层水平构件的轴力相当,但明显大于下层水平构件的轴力。     

大跨度自锚式悬索桥主梁钢-混结合段模型试验

为研究大跨度自锚式悬索桥主梁钢-混结合段的受力性能与传力机理,以重庆鹅公岩轨道专用桥为研究背景,设计相似比为1：3的钢-混结合段缩尺试验模型,采用自平衡加载方法施加轴向试验荷载,测试模型的应力与滑移情况,并将试验结果与有限元分析结果进行对比,验证有限元模拟方法的正确性;而后利用有限元分析结果,得到钢-混结合段在轴向荷载作用下的传力机理。研究结果表明：在试验荷载作用下,试验模型各构件的应力水平均随荷载增大呈线性趋势增长,结构整体处于弹性工作状态;结合段开孔钢板与填充混凝土之间的相对滑移量较小,最大相对滑移量仅为4.2 μm,钢-混之间的协同受力状态良好;轴向荷载首先通过结合段开孔钢板端部的面内承压作用传递至钢梁,之后PBL连接件与栓钉连接件进一步将轴力传递至钢梁,最后通过承压板的面外承压作用将剩余轴力全部传递至钢梁;其中,承压板为主要传力构件,传递61.1%的轴力,剪力连接件与开孔钢板端部传力比例分别为17.0%与21.9%,开孔钢板端部的传力作用不可忽略。研究结果可为后续类似结构的研究与设计提供参考。     

大跨径自锚式悬索桥混合梁结合段受力分析

大跨径自锚式悬索桥的主梁内力随跨径增加而迅速增大,其钢混结合段的受力和构造也较同类跨径的混合梁斜拉桥更为复杂,是影响桥梁整体结构受力的关键问题。结合主跨600 m的重庆鹅公岩轨道专用桥,对大跨径自锚式悬索桥混合梁结合段的受力机理进行有限元分析。研究钢格室及其过渡段的传力机理,讨论连接件布置、连接件刚度以及格室腹板开孔等设计参数对混合梁受力的影响,确定合理的结合段构造。     

跨高速公路连续梁桥拆除施工方案研究

原横坪公路上跨惠盐高速桥梁为(28+36+36+28)m预应力混凝土连续梁桥,箱梁各腹板布置4根预应力筋。因该桥影响坪地互通立交主线二号桥建设需拆除。从技术、安全性、经济性等方面对3种拆除方案进行比选,确定采用“门洞+支架”拆除方案:在高速上方搭设支架形成门洞以供桥下车辆通行,在其它桥跨下搭设满堂支架并预先顶紧;跨高速段箱梁沿跨中切断后,向两侧依次切割拆除箱梁。利用MIDAS软件对切割前、后的旧桥进行仿真分析,以验证方案的合理性。结果表明:旧桥采用“门洞+支架”拆除方案时,箱梁变形及内力均满足要求;对有开裂风险的局部施工段梁体采用临时加固措施,可保证结构安全;门洞上方8 m梁段采用纵向二次切割的优化方案,结构变形及内力满足要求。     

柔梁密索体系矮塔斜拉桥敏感参数分析

在特定的建设条件下柔梁密索体系矮塔斜拉桥具有其独特的优势,但工程实例较少,缺乏系统性研究。该文以榕江大桥为背景,通过理论分析及有限元仿真计算,研究其构造特征及受力特点,并对斜拉索布置形式、塔高及主梁刚度等敏感参数进行系统分析。得到如下初步结论:柔梁密索矮塔斜拉桥受力特性与斜拉桥相似,可通过索力优化达到合理成桥状态;塔矮整体结构刚度低,主梁轴力及斜拉索索力相比斜拉桥要大;斜拉索布置形式对结构受力有明显影响,辐射形布置时主梁轴力最小,仅为竖琴形布置时的一半,扇形布置介于两者之间。塔高对结构受力影响显著,随着塔高降低,斜拉索使用效率降低,主梁轴力、斜拉索索力、主梁活载弯矩及挠度、斜拉索活载应力幅均有显著的增加;主梁刚度对活载作用下结构内力也有显著影响,随着主梁刚度的提高,主梁活载弯矩增大、活载挠度减小,斜拉索活载应力幅显著较小。设计时宜充分利用有限塔高,采用可改善拉索倾角的辐射形布置,适当提高主梁刚度,以获得理想的整体结构刚度,调整索梁荷载比,从而使结构受力合理。     

锚拉板组合结构受力特性研究

为研究系杆拱桥吊杆锚拉板组合结构的受力特性,以湖州环漾大桥为背景,对其梁上锚固系统进行实体有限元模拟,首先分析锚拉板系统在设计索力下的受力状态,包括连接件剪力分配比、钢结构应力状态及混凝土应力状态;然后,对其受力特性进行参数化分析。结果表明:①设计荷载作用下,锚拉板、加劲板开孔连接件与端承板连接件三者剪力分配比例约为:46%:33%:21%;②设计荷载作用下,开孔板连接件均处于弹性工作状态,开孔板连接件剪力竖向分布趋势呈现从上至下逐渐减小的趋势,横向分布较为均匀,边列较大;③不设置端承板,连接件最大剪力值略有增加,原端承板剪力主要转移给离端承板近的连接件,使得上、下排剪力分配更为均匀;④不设计开孔板连接件,索力荷载全部由端承板承担,导致锚拉板的受力基本呈现整体均匀受拉的受力状态,其下缘与端承板应力集中更为明显。     

大跨径斜拉桥扁平钢箱梁悬臂拼装截面变形分析

以池州长江大桥跨江主桥为工程背景,采用大型有限元软件ABAQUS建立空腹桁架式横隔板钢箱梁空间有限元分析模型,分析梁段拼接截面在自重作用、斜拉索作用、吊机作用、温度梯度荷载作用下的相对变形,分析横隔板刚度变化、施工工序优化对匹配梁段相对变形的影响,并与实测值对比。计算结果表明:梁段拼接口错台高度主要是由吊机作用梁段变形产生的;正温差可以减小错台高度,但不利于整体监控,负温差增大错台高度;单纯增大横隔板刚度对错台高度影响较小;优化后的施工工序很大程度改善错台高度,解决了梁段间匹配问题,并且在优化后的施工工序下匹配梁段结构受力在允许范围内。