大跨斜拉桥预应力索塔锚固区受力机理及试验

为保证斜拉桥索塔锚固区受力可靠,基于受力特征和平面框架分析模型,推导了不同受力阶段预应力小半径大吨位环向U型预应力索塔锚固区控制截面环向应力的计算公式．结合实际工程,建立空间有限元模型,并进行预应力索塔锚固区斜向加载的足尺模型试验,得到了预应力施加阶段、正常使用阶段和非对称加载阶段塔壁的应力分布规律,通过与试验结果进行对比,验证了本文提出公式的适用性．研究结果表明:斜拉索水平力主要由环向预应力筋承担,非对称受力对锚固区受力影响不大,所提出的简化方法可为索塔锚固区设计提供参考．     

天津保定桥索塔锚固区钢锚箱空间分析

天津保定桥为独塔单索面钢箱梁斜拉桥,索塔锚固区采用钢锚箱结构。本文建立空间实体单元有限元模型,对索塔锚固区钢锚箱结构的应力状态和应力分布规律进行仿真分析。采用非线性接触方法模拟了钢锚箱中承压板与锚垫板之间的紧压密贴关系。结果表明,在最不利荷载组合作用下,钢锚箱的应力分布合理,索力传递流畅,承载力满足设计要求。最后提出了改善索塔锚固区受力性能的构造措施。     

分组集聚式斜拉桥索塔锚固区传力机制

为研究新型分组集聚式斜拉桥锚固形式应力安全及钢-混传剪机理,以某公路大桥为背景,选取分组集聚索塔锚固节段为分析对象,运用有限元软件ABAQUS建立锚固区精细的数值模型.根据桥塔等效杆系模型的分析结果确定节段模型准确的荷载及边界条件,分别计算分析了3种工况下锚固区混凝土及钢横梁应力分布;通过对钢-混界面的各向应力及位移分布研究,探讨在不同程度预应力损失和钢-混界面摩擦系数影响下钢横梁与混凝土桥塔的传剪受力机理.研究结果表明:设计荷载工况下,钢横梁梁端剪力主要由界面静摩擦力承担,塔柱与钢横梁未发生相对滑动,具有足够安全储备;当锚杆预应力损失达到60%或接触面摩擦系数减小为0.2时,钢-混界面处于临界摩擦状态,相对滑移增大,结构处于相对不安全状态.     

预应力闸墩体内锚束锚固区受力性能研究

通过有限元、模型试验及弹性理论的分析，并结合多种锚固区受力特点的比较，得到了预应力闸墩体内锚束锚固区的应力分布及开裂部位．在此基础上给出闸墩体内锚固区的配筋计算方法     

预应力闸墩体内锚束锚固区受力性能研究

通过有限元、模型试验及弹性理论的分析，并结合多种锚固区受力特点的比较，得到了预应力闸墩体内锚束锚固区的应力分布及开裂部位，在此基础上给出闸墩体内锚固区的配筋计算方法。     

大吨位小半径环向预应力设计和施工技术分析

通过军山大桥主跨斜拉桥索塔锚固区上塔柱足尺模型试验的研究与分析,阐述了大吨位小半径环向预应力应用的实际效果,对试验和施工应用中的相关问题作了客观的论述,并提出了合理的建议.     

斜拉桥双边箱主梁空间应力分析

应用有限元分析程序ANSYS,对某大跨度三塔斜拉桥双边箱形主梁节段建立了有限元模型,综合分析了箱形主梁在自重、索力和预应力作用下成桥阶段的空间应力效应,进而总结出此类预应力混凝土双边箱倒梯形截面的应力分布特点;同时分析了在不同工况下的锚固区空间应力分布的基本情况,研究结果可供同类斜拉桥索梁锚固区的设计和施工参考。     

钢箱梁斜拉桥耳板式索梁锚固结构应力分布

为确保钢箱梁斜拉桥耳板式索梁锚固结构布置合理及受力安全,对这类关键构造部位在斜拉索索力作用下的应力大小及其分布规律进行研究.针对杭州湾跨海大桥北航道桥主桥钢箱梁索梁锚固节点,采用室内1∶3缩尺模型试验和空间有限元仿真分析相结合的方法,研究该型式索梁锚固结构传力途径及其各板件应力分布规律,并评价该结构构造的承载性能.实验与理论分析结果表明,这种索梁锚固构造在正常使用荷载作用下各板件应力分布合理、传力明确,在极限荷载下安全可靠.     

基于子模型法的对拉式预应力闸墩锚固竖井优化研究

为解决对拉式锚固竖井预应力闸墩应力集中问题,对锚固竖井尺寸进行优化,以降低锚固竖井周边拉应力。以某工程对拉式锚固竖井预应力中墩为研究对象,采用三维有限元法建立预应力闸墩整体模型进行计算分析,并从整体模型中切割出锚固竖井子模型,切割边界上施加整体模型计算得到位移值,从整体模型与子模型应力计算结果可知,切割边界上应力基本相同,验证了子模型法的合理性。在此基础上,基于ANSYS优化模块零阶优化算法对锚固竖井尺寸进行优化,采用优化后的尺寸进行应力变形计算时,正常和检修2种工况下Z向最大拉应力均降低了1.1 MPa;应力集中区正常运行工况下Y向拉应力及检修工况Z向拉应力分别减小了1.0、0.7 MPa;锚固竖井顶面X、Z向拉应力区明显减小。运用子模型法和尺寸优化技术对预应力闸墩锚固竖井进行优化,可有效降低锚固竖井周边拉应力及拉应力区范围,可为工程设计提供技术支撑。     

上海长江大桥索塔锚固区整体空间分析

运用大型有限元软件对包括混凝土基座在内的上海长江大桥整个索塔锚固区结构建立了索塔整体空间模型并进行了详细的受力分析,合理考虑了塔壁混凝土的开裂效应,分析得到了钢锚箱与混凝土塔的协同工作机理以及剪力钉的受力特性,根据计算结果提出了一些对索塔结构设计有意义的结论及建议.     

关于预应力混凝土空心板最小配筋率的讨论

混凝土受弯构件在少筋的情况下容易发生钢筋拉断的脆性破坏 ,特别是预应力混凝土构件由于初始张拉力的存在更容易发生脆性破坏 .因此 ,对预应力混凝土构件的最小配筋率限制得更严格 .针对预应力混凝土空心板最小配筋率不满足的情况 ,采用调整张拉控制应力系数Cx 值和部分张拉受力钢筋两种方法 ,对预应力混凝土空心板最小配筋率的变化情况进行了分析和讨论 ,通过对计算结果的分析处理 ,对预应力空心板的设计提出几点建议 ,所得优化系数有较好的应用价值 .     

基于全接触的鼓式制动器受力研究

为了更真实模拟制动器的工作状态,本文建立了鼓式制动器力学模型,并利用SolidWorks实体建模软件,建立鼓式制动器三维实体模型,同时将SolidWorks、HyperMesh和ANSYS相结合,对鼓式制动器全接触模型进行有限元分析。分析结果表明,在制动器工作状态下,凸轮轴的最大应力为1 253 MPa,分布在凸轮轴与制动凸轮交接处,超出了材料的强度极限;摩擦衬片的最大压力为5.192MPa,分布在从蹄靠近凸轮端,符合制动器工作的实际接触情况;制动蹄的最大应力为915.8MPa,分布在从蹄上制动凸轮促动力作用区域,这个区域出现了应力集中,应该对制动凸轮形状进行调整;支撑销的最大应力为226.2 MPa,分布在领蹄与支撑销接触区域,虽然没有超出材料的强度极限,但安全系数较小,应该适当增加支撑销轴轴径。该研究为鼓式制动器的改进设计提供了可靠依据。     

混凝土安全壳预应力施工模拟与变形监测

为了准确估计预应力施工过程中混凝土安全壳变形,以某核电站安全壳为背景,利用有限元软件ANSYS的重叠单元和生死单元技术,考虑混凝土弹性模量随龄期变化的影响,建立复杂实体有限元计算模型,结合现场预应力摩擦试验,分析时间相关的预应力损失与混凝土徐变对安全壳变形的影响。结果表明：考虑混凝土收缩徐变与预应力筋应力损失等因素的影响,无论穹顶观测点,还是筒体观测点,考虑混凝土收缩徐变和预应力筋的应力松弛引起的应力损失时变的位移与现场实测的位移变化规律一致,而且更接近于现场实测位移。预应力筋应力松弛引起的预应力损失时变对安全壳变形影响较小,但混凝土收缩徐变引起的预应力损失时变不容忽视,二者不存在相互影响。对安全壳进行考虑混凝土收缩徐变以及其引起的预应力损失时变力学分析,可更加准确预测徐变对核电站安全壳长期变形的影响,从而为安全壳设计提供理论依据和技术支撑。     

应变非线性软化的预应力衬砌隧洞弹塑性应力解

基于岩体单轴应变非线性软化本构模型,采用全量理论将其推广,获得考虑中间主应力影响的复杂应力状态下的岩体等效应力和等效应变关系,由此对灌浆式预应力衬砌隧洞进行弹塑性分析.指出预应力作用下围岩可能处于弹性或弹塑性两种状态,给出了两种情况下围岩压力、塑性区半径及衬砌应力的解析计算式,得到了围岩产生塑性变形的临界灌浆压力,并结合某工程进行了具体分析.     

悬臂预应力箱梁的剪力滞效应有限元分析

根据一座三跨预应力混凝土连续箱梁桥的悬臂施工过程,利用有限元法分析施工阶段预应力荷载产生的箱梁剪力滞效应.结果表明:在悬臂施工过程中,预应力钢束对箱梁产生正负剪力滞效应.     

温度梯度作用下钢管混凝土拱桥拱脚混凝土裂缝控制研究

针对姚湾东南公路桥，采用HohaiRCFE-S程序建立拱脚局部模型，并分析拱脚在均匀升温、均匀降温及分别组合日照和气温骤降作用的4种工况下的应力状态，发现日照和气温骤降作用显著增大拱脚混凝土拉应力，提高开裂风险。为控制拱脚开裂，提出以裂缝宽度控制为目标的混凝土拉应力限制条件，对增厚外包混凝土厚度、增设剪力钉、设置拱肋弦杆支撑、拱脚混凝土顶面布置钢板和顶面附近施加预应力等5种控裂措施，分别建立有限元模型并进行应力对比和控裂效果分析。结果表明：均匀升温+日照和均匀降温+气温骤降工况下，仅增厚外包混凝土厚度或增设剪力钉不能满足拉应力控制要求；设置拱肋弦杆支撑或钢板控裂效果差；施加预应力可明显减小拱脚混凝土拉应力；施加预应力+增设剪力钉、施加预应力+外包混凝土厚度两种组合方案在4种工况下均表现出良好的控裂效果。     

配置HRBF500钢筋的无粘结预应力梁受弯性能试验研究

进行了10根简支梁的受弯性能试验,研究了以HRBF500钢筋作为纵向受拉钢筋的无粘结预应力混凝土梁的破坏特征、预应力增量、受弯承载力以及位移延性。试验研究表明：在达到极限状态之前,试验梁中受拉的HRBF500钢筋均已屈服;梁破坏时,受压区混凝土压碎,破坏较为突然;无粘结预应力筋的实测极限预应力增量与综合配筋指标仍基本成线性关系,但较规范GB 50010-2010中公式的计算值明显偏大,计算值与试验值比值平均为0.35;梁跨中的屈服位移较大,但位移延性较差,位移延性系数平均为1.67,且随综合配筋指标增大,位移延性系数减小。根据笔者及相关文献中的试验结果,分析得到了无粘结预应力筋的极限预应力增量计算的建议公式,当极限预应力增量试验值〈450MPa时,该式的计算值与试验值符合较好。     

空间网架焊接空心球节点承载力研究

对焊接空心球节点,采用ANSYS9.0程序进行了承载力的模拟分析计算,获得了球节点受拉压时壳面弹塑性应力和变形分布规律,定出了破坏带区域在球壳中的确切位置.根据焊接空心球节点的受拉失效机理,提出了球节点塑性失效破坏的三维应力状态分析模型.进而研究了球体-焊缝-钢管一体复杂应力状态下的极限受力分析.应用极限状态计算理论得到焊接空心球节点抗拉承载力计算公式.基于空心球节点受压破坏机理的探讨和试验数据的统计分析,以若干变参数的线性回归方法,获得球节点受压承载力计算公式.数据结果表明,所得空心球节点承载力公式计算值与试验值拟合精度较好.     

PC箱梁腹板竖向预应力扩散效应测试分析

为了研究箱梁腹板在竖向预应力作用下的应力扩散效应,将箱梁腹板视作狭长矩形薄板,以多对力作用在该薄板模拟腹板在竖向预应力作用下的应力场,导出竖向正应力的解析解,并采用最小二乘法原理得其数值解。引入应力均匀度参数λ和应力水平系数κ,计算得相应截面的λ值和κ值,表明λ值和κ值对竖向预应力筋间距s较为敏感;在保证λ值和κ值大于0.95的前提下计算得适合工程精度的腹板竖向预应力扩散角α,并进行多项式拟合。通过实桥测试腹板竖向应力扩散效应,同时采用有限元软件模拟计算,结果表明在竖向预应力筋作用下,腹板应力扩散效应明显,在腹板的上部和下部,两根竖向预应力筋之间存在应力空白区,在腹板中部竖向应力都比较均匀。     

预应力水平拉杆作用效应增量的计算

根据瑞利—李滋法,对先张法预应力吊车梁首次提出了预应力水平拉杆作用效应增量的计算公式.效应增量对吊车梁是有利的,可以提高预应力的利用率,从而提高吊车梁的承载能力.利用本公式确定水平拉杆作用效应增量,不仅可避免直接将最大拉应力作为初始预应力造成的危险,而且降低了施加初始预应力的难度.算例表明,所提出的公式具有简洁明了、适用性强、计算精确度高的特点.