韩江北桥主桥力学性能分析

应用大型有限元程序MIDAS/Civil,建立了韩江北桥主桥整体的空间有限元计算模型,根据钢管混凝土统一理论计算了各桥跨拱肋单元的截面特性,采用刚度、质量等效原则对复杂桥面板进行了简化模拟。依据桥梁设计规范要求对该桥梁成桥阶段的静力性能进行了详细计算。计算结果表明,当桥梁某跨上布置有汽车荷载时,其余各桥跨是否布置有汽车荷载,对该桥跨竖拱拱肋及桥面系横梁内力、变形结果影响较小。因此,在桥梁设计计算中,可大大减少作用效应组合的数量,在进行桥梁整体性能计算做作用效应最不利组合时,为简化设计计算,可仅考虑汽车荷载沿全桥各桥跨布置这一种典型情况参与组合即可计算得到足够精确的计算结果。本文计算结果已为韩江北桥主桥设计提供依据,并对同类桥梁结构设计也具有重要的参考价值。     

CFRP加固混凝土梁受弯承载力的有限元分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有高强、质轻、工艺性好和耐腐蚀好等优点,在混凝土结构加固领域的应用日趋广泛。针对实际情况下钢筋混凝土梁式桥因受弯承载力不足产生破坏的特点,对碳纤维布加固混凝土梁的受弯性能进行了试验和初步有限元数值分析,通过ANSYS有限元建模,其中,混凝土单元类型采用Solid65空间混凝土单元,钢筋单元采用Link8空间链杆单元,外部粘贴CFRP采用Shell41膜单元,混凝土梁支座采用Solid45单元。分析与试验结果表明,与普通混凝土构件相比,经CFRP加固的混凝土构件可有效利用碳纤维材料高强度的特性,混凝土梁的抗弯承载能力和刚度得到较大幅度的提高,在混凝土结构加固领域具有广泛的应用前景。     

桥面铺装材料设计参数对铺装层受力影响

桥面铺装材料设计参数影响铺装层受力状态,通过力学有限元计算,分析了铺装层材料设计参数对铺装层受力状态影响及其变化规律。分析结果表明,沿用一般路面沥青混合料设计方法不能适应桥面铺装层的实际受力状态,是造成沥青铺装层常见破坏类型的原因,应根据铺装各层不同的受力特点设计与选择经济、合理的铺装层材料,如嵌挤密实型改性沥青混合料、增强纤维沥青混凝土、改性沥青SMA等优质铺装层材料,从而使得铺装各层总体上更加协调,更能适应桥面板的变形,改善铺装层的受力状态,延长铺装层的使用寿命,也为同类型桥面铺装设计提供一些有益的参考。     

深水桥梁结构的地震反应分析

南水北调工程丹江口二桥主桥为四跨预应力混凝土变截面连续箱粱,其2号主墩基础入水深度超过40 m,在动力荷载作用下水对该类结构的动力特性和地震反应的影响不可忽略。以丹江口二桥为例,用有限元程序ANSYS建立了该桥的有限元模型,模拟了该桥的动力特性和地震反应,利用分析结果探讨了水对该桥动力特性的影响。输入地震波后,由于水的附加质量引起的惯性力和动水阻力的影响,结构的位移和内力较之不考虑水的情况会有所增加,但由于桩质点运动的速度和加速度较小,导致附加质量引起惯性力和动水阻力较小,所以给结构带来的影响较小。分析结果为同类结构的抗震分析提供了参考。     

斜拉桥箱形主梁尺寸的优化分析

针对斜拉桥中采用的双箱式主梁,改变斜拉桥箱形主梁的底板厚度、斜腹板厚度以及斜腹板倾斜角度,利用结构有限元分析程序ANSYS,对不同情况下的箱形主梁建立了有限元模型。考虑到梁段以外附近区域的作用,在其两端截面上施加了由平面杆系结构分析所得的端面内力,另外,索力和预加力(梁纵向、横隔梁横向、斜腹板竖向)也施加在相应的位置,分析了不同工况下箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。给出了斜拉桥箱形主梁的底板厚度、斜腹板厚度及斜腹板倾斜角度的合理化建议。分析表明:当底板厚度为30 cm左右,斜腹板厚度为30cm左右,斜腹板倾斜角度为150°~152°时,主梁的应力分布比较合理。     

温度对于沥青路面车辙的影响分析

温度是沥青路面产生车辙的一个重要因素,通过有限元和试验2个方面对于不同的温度进行车辙分析,得出高温是沥青路面产生车辙的主要原因,建议在沥青路面设计中应该给予温度足够的重视。     

钢桥面沥青铺装层裂缝病害分析

为更准确地反映钢桥面沥青铺装层的裂缝尖端应力场特性及认识其扩展规律,以断裂力学为基础,研究了钢桥面沥青混凝土铺装层裂缝的形成及扩展机理。提出采用20节点等参单元、裂缝奇异单元,建立了铺装层线弹性断裂力学有限元模型,通过裂缝尖端应力强度因子的计算,研究了钢桥面沥青铺装层破坏情况对裂缝扩展的影响。研究表明,裂缝扩展的形式和速率受到铺装层开裂的长度和深度影响,应在其扩展到最不利情况前及时修补。     

温度应力对既有混凝土连续箱梁桥开裂的影响分析

采用三维空间实体单元，在分析连续箱梁桥温度应力分布规律的基础上，研究了温度梯度、箱梁的肋板与顶板刚度比以及跨径比等参数变化对温度应力的影响，并分析比较了按《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89版和JTG D60-2004版计算的温度应力。结果表明，在JTG D60-2004版温度梯度荷载作用下，箱梁顶板上下缘产生较大的横向拉应力，顶底板上下缘产生较大的纵向拉应力，产生较大温度应力处与实桥出现裂缝的部位基本吻合，从中揭示了温度应力对既有混凝土连续箱梁桥开裂的影响。     

无粘结预应力混凝土梁的强度与变形特性研究

给出了无粘结预应力混凝土梁强度和受力性能的分析结果。建立了适用于无粘结预应力混凝土梁非线性全过程分析的有限元简化模型,利用该模型探讨了跨高比、有效预应力和加载方式这3种参数对无粘结预应力混凝土梁弯曲性能以及无粘结预应力筋极限应力的影响。分析结果表明,跨高比对无粘结预应力筋极限应力无明显影响,增大无粘结预应力筋的有效预应力能显著提高梁的开裂和极限荷载,加载方式对梁的受力性能有着非常重要的影响。     

大跨度斜拉桥与T构协作体系的动力特性分析

协作体系的动力特性主要包括体系的自振频率和主振型,它是协作体系结构动力分析的基础和前提。通过建立空间有限元模型,对金马大桥这种独特的协作体系结构进行了动力特征分析,给出了前20阶频率和相应的振型,并且对同等跨径的普通斜拉桥和剪力铰方案做了相应的动力特征比较分析,同时分别计算了各种结构参数变化对协作体系结构动力特性的影响,对其影响规律作了详细的讨论,本文的结果为协作体系的固有振动分析和抗震设计提供了理论依据。