钢箱梁U肋嵌补段疲劳开裂机理与养护措施研究

某大型悬索桥为主跨1650 m的两跨连续钢箱梁悬索桥,加劲梁采用扁平流线型分离式双箱。近2年在正交异性板钢箱梁顶板U肋嵌补段发现焊缝开裂状况,为研究及处治该病害,采用大型有限元程序ANAYS进行局部仿真计算,分析焊缝开裂后的应力分布规律、影响范围。结果表明:重车轮压的疲劳荷载、施工焊接质量等是嵌补段焊缝开裂的主要原因;钢箱梁顶板U肋嵌补段焊缝开裂会对邻近结构抗力产生影响,U肋嵌补段开裂使相邻U肋嵌补段焊缝应力增加11.8%,使U肋与顶板之间焊缝主拉应力增加57%,使邻近位置的横隔板弧形缺口主拉应力增加6%。根据分析结果建议尽早处治焊缝开裂问题,短期养护措施推荐在低应力区打止裂孔和设置临时支撑架,长期养护措施建议刨去已开裂焊缝后补焊、嵌补段整体切割后补焊和改用高强度螺栓连接方式。     

九江长江公路大桥宽幅主梁结合段剪力滞效应分析

九江长江公路大桥主桥为双塔双索面混合梁斜拉桥。该桥主梁宽高比大,钢-混结合段构造和受力复杂,剪力滞效应显著。为研究钢-混结合段剪力滞效应分布对主梁受力及结构布置的影响,选取含结合段的主梁节段建立模型,采用有限元法分析结合段钢梁及混凝土梁关键截面顶、底板在设计控制工况内力作用下的应力和剪力滞系数分布。分析结果表明:结合段混凝土梁存在较强的剪力滞效应,底板靠斜底板处剪力滞系数最大,达到1.5,在未考虑纵向预应力作用的情况下,混凝土梁底板存在较强的顺桥向拉应力,建议根据剪力滞系数分布加强纵向预应力布置。     

内置式钢锚箱索塔锚固区模型试验与抗裂设计

对内置式钢锚箱索塔锚固区进行足尺模型试验研究,结果表明结构强度足够,但混凝土外端壁和内侧壁混凝土均出现了裂缝,且外端壁开裂荷载较低.根据试验结果及有限元分析,对索塔锚固区进行抗裂设计,为结构优化提供依据.     

荆岳长江公路大桥钢锚梁索塔锚固区单节段模型有限元分析

钢锚梁索塔锚固区中钢锚梁承担了绝大部分的斜拉索水平分力,混凝土塔壁只承担小部分,而水平分力是引起索塔锚固区混凝土开裂的主要原因,荆岳长江公路大桥索塔锚固区设计中布置了一定的预应力以增加混凝土的安全储备.通过有限元仿真计算分析手段,分别对索塔锚固区在预应力、钢锚梁设计支承方式、钢锚梁设计支承方式(无预应力)工况下的应力进行分析.结果显示钢锚梁设计支承方式下,锚固区的应力均满足要求,但在设计支承方式(无预应力)时,锚固区混凝土塔壁存在较大的主拉应力集中,因此在索塔锚固区上施加一定的预应力也是必要的.     

大跨度钢—混组合梁桥剪力群钉受力分析研究

组合梁仿真分析时将多个剪力钉简化成一个等效剪力群钉进行模拟,不能准确得到每个剪力钉的受力情况.为解决此问题,根据实桥集束式剪力钉布置方式制作剪力群钉推出试件,并进行推出试验,得知群钉中最不利的单个剪力钉承担了32％～37％的总剪力(平均值仅为25％);由大跨度组合箱梁整体模型计算得到剪力群钉受力均值、钢-混凝土相对位移及钢梁与混凝土桥面板的受力状况;根据剪力群钉荷载分配比例对组合梁整体计算得到的剪力钉计算结果进行修正.结果表明,将剪力群钉受力均值换算得到剪力钉受力极值的方法,可实现对大跨度组合梁及其剪力钉的精确仿真分析.     

武汉市姑嫂树路高架跨线桥转体平台墩模型试验研究

为保证武汉市姑嫂树路高架桥跨铁路段大吨位转体施工过程的安全性和可靠性,展开了对转体关键部位——M形转体平台墩的1∶5缩尺模型试验。模拟实桥荷载进行居中工况和偏心工况试验加载,对相应的应力和荷载分配进行了实测,对其受力性能和结构安全性进行了研究。结果表明:M形转体平台墩模型在试验荷载作用下实测应力与仿真分析计算值吻合,在各工况荷载组合工况下结构仍安全,球铰竖向力在各墩间的分配比例合理,验证了在M形转体平台墩横梁上进行超大吨位高空单球铰转体的结构安全性及可行性。     

马鞍山长江公路大桥塔梁固结处模型试验研究

为研究马鞍山长江公路大桥塔梁固结处的受力性能,对实桥相应部位进行缩尺模型试验,并结合有限元计算对模型进行受力分析。选取半幅实桥中相应部位的塔柱和含塔梁固结处的下横梁及加劲梁制作成1∶4缩尺模型,进行塔梁固结处控制工况加载,并采用ANSYS建立相应空间三维实体模型进行理论计算。试验结果与有限元计算结果表明:塔梁固结处各部位的应力均满足规范要求,结构具有足够的安全度。     

不确定因素对带系梁钢管混凝土拱桥可靠度的影响分析

传统的工程结构设计与分析是建立在确定性的力学模型基础上进行的,无法考虑结构中的不确定性.不确定性是人类在认识和把握纷繁复杂客观世界过程中的局限性所客观存在的.通过将结构中的不确定性按照其自身规律表达成概率模型,采用蒙特卡罗法对新建成的一座钢管混凝土拱桥进行分析,不仅获得了关键截面结构应力值概率分布情况,也得到了该桥的体系静力可靠度,较好地分析不确定因素对桥梁结构的影响.     

钢锚梁索塔锚固区受力机理分析与约束方式比选

斜拉桥采用内置式钢锚梁索塔锚固区结构时,为选择合理的钢锚梁约束方式,以九江长江公路大桥为背景,利用简化平面模型对该桥索塔锚固区水平传力机理进行分析并采用AN-SYS建立索塔锚固区第27节段模型,对4种钢锚梁与塔柱牛腿约束方式(钢锚梁两端始终固定;中跨端固定、边跨端先滑动后固定;边跨端固定、中跨端先滑动后固定;边跨端固定、中跨端始终滑动)进行比选.分析结果表明:钢锚梁采用两端固定的约束方式时,斜拉索水平分力的分配比例和钢与混凝土变形协调关系相关;综合考虑结构安全性和可靠性,认为钢锚梁采用边跨固定、中跨先滑动后固定的约束方式时结构受力较理想;钢锚梁的应力受约束方式影响不大.     

武汉市姑嫂树路高架桥转体平台墩仿真计算

为检验武汉市姑嫂树路高架桥转体平台墩结构和转体施工的安全性,对该桥转体平台墩的施工过程进行仿真分析.采用通用有限元分析软件ANSYS分别建立63号、64号墩(墩身、横梁、桩基础、承台及转体系统)分析模型,分析施工过程中结构的受力及变形.分析结果表明:在施工全过程中转体平台墩墩身及横梁结构受力及变形合理,结构安全;横梁纵向弯曲预应力有效地将M形转体平台墩中墩柱部分竖向力转移至两边墩柱上,使3个墩柱竖向力分配相对均衡;横梁预应力随上部结构施工进度分阶段张拉,使转体平台墩受力均匀且渐变,验证了在转体平台墩横梁上进行超大吨位高空单球铰转体的结构安全性.