考虑桩基柔度的多跨梁桥高墩计算长度系数分析

为研究桩基柔度对桥墩计算长度系数的影响,推导出了考虑桩基柔度的墩顶水平柔度计算公式,并将邻跨下部结构及支座抗推刚度集成为墩顶水平弹性支撑,利用轴压杆件的欧拉公式建立计算长度系数与临界荷载的关系,通过构件稳定性计算分析了影响计算长度系数的参数及其变化规律。结果表明,考虑桩基柔度的桥墩计算长度系数的计算结果较不考虑时的大,增幅至少在10%以上;桥墩较高时,桩基柔度对计算结果影响复杂。最后,建议在高墩设计中考虑桩基柔度的影响,以获得较准确的计算长度系数来保证结构安全。     

多车辆一大跨连续梁桥耦合振动响应分析

为研究公路桥梁在各种复杂车辆行驶工况下的车桥耦合振动响应,提出基于ANSYS单一环境下的车桥耦合振动响应数值分析方法,该方法将桥梁与车辆模型均独立建立于ANSYS环境下,其耦合作用关系通过APDL编程语言计算并将其在任意时刻施加于车辆及桥梁结构,最终得到振动的时程响应.通过参考文献验证该方法正确,并对一座大跨连续梁桥在2～8辆车以各种常见车速行驶等工况下的车桥耦合振动响应进行了分析计算,总结了挠度、弯矩冲击系数的变化规律.     

斜靠式钢管混凝土异形拱桥非线性稳定分析

斜靠式拱桥是在无风撑拱桥基础上发展起来的一种新型拱桥结构型式.针对此类钢管混凝土异形拱桥的特点对其非线性稳定求解机理和方法进行了分析介绍,以一座拟建的大跨径斜靠式拱桥为例,采用通用程序ANSYS建立该桥的空间有限元计算模型,分工况对其成桥状态进行了线弹性、几何非线性和双重非线性稳定分析计算.同时分析了其主要结构参数(矢跨比、斜拱倾角、横撑数量及位置)对非线性稳定性的影响.计算分析发现:斜靠式拱桥的失稳形式一般表现为面外拱肋侧倾失稳;几何非线性对斜靠式拱桥稳定极限承载力影响较小,要准确的分析其稳定极限承载力必须采用双重非线性的分析方法;横向静风和桥上荷载分布对结构稳定有一定影响而对结构变形影响显著;结构稳定性与矢跨比和斜拱倾角增加均成正比,靠近拱脚和L/4处横撑对结构稳定性影响较大.     

采用EEMD和WPT的结构损伤特征提取方法

为了解决传统小波或小波包变换方法对结构损伤振动信号频率分辨率不高、易受邻近谐波交叠影响的问题,提出了一种基于聚类经验模式分解(EEMD)和小波包变换(WPT)的结构损伤特征提取方法.首先对原始信号进行EEMD分解,提取包含结构损伤信息的固有模式分量(IMF),再对其进行正交小波包分解,并计算小波包相对能量分布.该方法用于美国土木工程师学会(ASCE)提出的钢结构框架的损伤特征提取,结果表明:EEMD方法具有白噪声的剔除特性,可避免模式混叠的发生;不同检测节点处不同损伤工况的IMF小波包相对能量分布有显著的差异,可以作为一种理想指标表征结构损伤特征.     

双幅单向横坡PC斜拉桥横向不平衡索力研究

采用弹性支承连续梁受力分析的方法,通过计算不同主梁边界条件、不同拉索对主梁的弹性支撑刚度及不同拉索位置下不平衡索力提供的扭矩,研究了双幅单向横坡PC斜拉桥横向不平衡索力的计算方法.结果表明,横向拉索不平衡索力对主梁产生的扭矩并不等于对应节段恒载扭矩与活载扭矩之和,在设计过程中,需在斜拉桥整体结构中对合理成桥状态索力横向差值进行专项设计;相同布置的塔梁墩固结体系斜拉桥与半漂浮体系斜拉桥横向不平衡索力差值相同;最大横向不平衡索力状态存在于悬臂施工过程中;中索横向不平衡索力差值随拉索抗拉刚度的增大而增大,但各节段横向拉索索力差值所提供主梁扭矩比例并不由各节段拉索提供的弹性支撑刚度的比例关系确定.     

子模型技术在混凝土箱梁悬臂板分析中的应用

结合子模型技术,通过大型有限元程序分别建立实体单元模型及板壳单元模型,进行数值仿真分析.研究子模型技术在混凝土箱梁悬臂板实体单元建模分析中的3种方法及实施技巧,考察悬臂板根部内力的影响因素:厚度、长度、箱梁畸变及荷载作用位置.结果表明:子模型区域宽度越接近悬臂板有效分布宽度,子步法和混合网格法计算结果越准确,效率高;对于有效梁段法,3倍于有效分布宽度的梁段为计算精度和计算时效的最佳尺度.实体单元建模综合考虑影响因素,其分析结果相对于板壳单元分析结果及其它算法更接近试验结果,子模型技术适合于混凝土箱梁悬臂板局部精细分析.     

三塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥成桥阶段活载模型试验研究

为研究三塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥在成桥阶段活荷载作用下的结构受力性能,依据相似理论,制作了1∶20的全桥缩尺模型。利用模型试验研究了该体系桥在对称与非对称荷载作用下的结构力学特性,对加劲梁、吊杆、拉索、主塔与副塔的力学行为进行了分析。结果表明:在成桥阶段活载作用下,模型桥对称性较好、刚度较大、抗弯扭性能较好;模型桥能较准确地反映实桥的受力特性,所测得的试验数据,已成功用于指导实桥设计;理论计算值和实桥换算值与试验实测值吻合较好;模型桥及实桥均满足规范要求,该体系桥梁在使用阶段安全可靠。     

混凝土弹塑性损伤帽盖模型参数确定研究

摘要:基于连续损伤力学和塑性力学理论形成的弹塑性损伤帽盖模型是一个高级混凝土本构关系模型,但模型涉及的参数过多却给运用造成了不便。本文对模型参数进行详细解释基础上,采用已有的混凝土材料试验数据给出了其子午线强度参数、帽盖参数、脆性损伤和延性损伤参数取值,大大方便了工程运用。最后以单轴拉伸和单轴压缩为例数值演示了模型基本力学特性。     

爆炸荷载下钢管混凝土墩柱的动力响应研究

设计并制作了3根普通钢管混凝土墩柱和1根复式中空钢管混凝土墩柱,进行了TNT药量分别为3 kg和50 kg的3发4工况静爆试验,获得构件的迎爆面及背爆面的柱面超压分布、残余变形以及最终破坏形态,结合有限元分析,研究了爆炸荷载下钢管混凝土墩柱的动态响应、破坏模态及参数影响。研究表明:50 kg TNT作用下、比例距离为0.14 m/kg1/3时,外径同为273 mm、壁厚为7 mm的普通钢管混凝土墩柱抵抗爆炸荷载的变形能力优于中空钢管内径为50 mm、壁厚为4 mm的复式钢管混凝土墩柱;基于试验结果建立了多物质流固耦合的数值模拟方法,可有效模拟钢管混凝土墩柱在爆炸荷载下的动态响应;钢管混凝土墩柱三种典型破坏形态分别是:低超压峰值-高持时发生弯曲破坏、高超压峰值-低持时发生剪切破坏及介于两种情况之间的弯剪破坏;炸药当量为50 kg,比例距离z>0.3 m/kg1/3时,爆炸荷载下试件柱的残余变形可忽略不计;核心混凝土强度等级的增强以及含钢率的提高,可有效降低柱中点水平残余变形;提高钢管屈服强度,可降低柱中残余变形,当钢材强度等级≥345 MPa时,继续增大屈服强度对提高钢管混凝土墩柱的抗爆性能意义不大。     

碳纤维和角钢复合加固混凝土柱承载力研究

碳纤维和角钢约束混凝土可以显著提高其承载力和延性。在对已有的试验数据分析的基础上,研究碳纤维和角钢复合加固混凝土柱的约束机理和受力模型,引入有效约束区域的概念,分别提出碳纤维和角钢加固混凝土柱截面有效约束面积的计算方法。在此基础上,考虑碳纤维层数、角钢面积、纵向配筋、混凝土柱的截面形状等因素的影响,建立碳纤维和角钢复合加固方形混凝土柱的承载力计算模型。模型的计算结果与已有的试验数据吻合较好,并可为工程实践提供参考。