基于多目标最优钢桁架拱桥体系的结构优化设计

目的研究钢桁架拱体系桥梁的结构优化设计方法.方法建立以桁架拱片的体系效率和总用钢量为综合目标的多目标优化模型.以上下弦拱顶竖直间距及构件截面尺寸作为设计变量,建立设计变量与满足结构强度、刚度及稳定性要求的状态变量之间的约束关系.并采用多目标最优化的一阶分析法来进行桁架拱桥的形状控制及构件尺寸确定.结果得到了设计中的中承式钢桁架梁拱组合体系桥的优化方案;桁架拱片形状的控制是重要的,随着拱顶高差增大,结构用钢量下降,但当拱顶高差超过一定高度后,用钢量反而上升.结论将体系效率与多目标最优化计算理论引入桁架拱体系桥的整体优化是可行的,结果也是合理的;体系效率的增加并不能确保用钢量的减少,因而结构体系效率的高低并不能完全反应经济性能的优劣.     

三塔自锚式悬索桥经济性能研究

在统计国内外部分已建成的自锚式悬索桥材料用量的基础上,基于银川滨河黄河大桥,研究三塔自锚式悬索桥的经济性能,建立各构件材料用量与结构参数、受力的关系,并以此为基础分析加劲梁材料、矢跨比和边中跨比等参数对造价的影响。研究得出:改变加劲梁的材料,对三塔自锚式悬索桥造价的影响较大;矢跨比的增加可以大幅减少主缆的造价;当桥梁总长一定时,边中跨比合理的范围内应选取较大值。     

常温养护型超高性能混凝土的圆环约束收缩性能

研究了HCSA膨胀剂3种掺量(0%、3%、6%)下常温养护型超高性能混凝土(Ultra high performance concrete,UHPC)的圆环约束收缩性能,包括:(1)UHPC轴拉应力应变曲线测试;(2)根据GB/T50082的UHPC自由收缩实验;(3)根据ASTM C1581的UHPC圆环约束实验。结果表明,3种UHPC的极限拉伸应变均高于3 000με,28d总收缩值分别为1 005.6με、600.0με、462.2με,并且在圆环约束作用下转化为残余应变、弹性拉应变和塑性拉应变,其中塑性拉应变分别为700.4με、437.9με、389.9με。3种UHPC在拉伸应变达到1 000με时及圆环约束实验中均未发现0.01mm以上的可检测裂缝。基于拉伸实验和声发射损伤分析方法对UHPC进行应变分析,可知具有应变强化段的3种UHPC在圆环约束实验中的塑性变形以小于0.01mm的多点分布微裂纹形式存在。通过添加HCSA膨胀剂对常温养护型UHPC进行收缩补偿,可有效地降低UHPC自身的拉应力以及对原有结构的影响。     

大跨度异型斜拉桥塔柱后锚点空间应力分析

为准确确定大跨度异型斜拉桥的结构受力情况,以采用三角形异型塔、2根水平压杆和1根后斜拉杆交汇于后锚点的、主跨为225 m的某大跨度异型斜拉桥为例,在空间杆系模型整体结构分析的基础上,采用ANSYS建立结构的几何模型和有限元模型,分析后锚点的空间应力分布情况. 结果表明:后锚点的局部应力除在交接处应力集中达到200 MPa外,其余最大值不超过150 MPa;锚箱整体应力水平不高,但存在局部应力集中的问题;内部分隔加劲板的应力分布均匀;钢锚管和剪力板的应力不超过130 MPa,且分布均匀. 该桥的后锚点结构在设计载荷作用下整体应力水平不高,满足规范要求,结构设计安全合理.     

宽箱梁独塔斜拉桥主梁正应力不均匀分布研究

采用三维实体有限元模型,对一座宽箱梁预应力混凝土独塔斜拉桥在恒载作用下主梁断面的正应力不均匀分布进行了研究,得出一些有益的结论,为同类桥梁的设计提供了参考.     

钢筋混凝土桥梁受弯构件最大裂缝宽度的可靠度研究

基于结构可靠度理论和《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》JTGD 62-2004关于最大裂缝宽度的规定,对钢筋混凝土桥梁受弯构件按正常使用极限状态设计的可靠度进行了计算分析,并对比研究了作用效应比、计算模式不定系数、钢筋弹性模量、配筋率、钢筋直径和截面尺寸等随机变量对最大裂缝宽度可靠指标的影响程度.研究表明:最大裂缝宽度计算公式的可靠度基本满足设计要求,可变作用与永久作用的效应比对最大裂缝宽度的可靠度影响很大,而其他因素对最大裂缝宽度的可靠度影响较小.     

预应力混凝土连续箱梁底板崩裂破坏的机理及其对策

对某主跨为85 m预应力混凝土连续箱梁桥的合龙段底板崩裂情况进行了调查与分析,运用BAP、ANSYS等有限元软件进行了仿真模拟,分析了箱梁底板混凝土崩裂的机理,并提出了处理类似问题的对策.     

三塔悬索桥刚性中塔的鞍缆防滑技术

为了解三塔悬索桥刚性中塔不同结构的鞍缆防滑效能,提出5个方案,即在跨中设置中央扣、改变矢跨比、在塔根和主缆间设置扣索、在塔顶处设置钢结构构件、在索鞍两侧主缆上添加辅助拉索.有限元法和解析法的结果显示,中央扣和扣索方案的效果甚微,其余3个方案则十分有效.据此给出相应设计建议.     

悬索桥施工监控典型问题及其解答

针对荷载沿无应力长度均布的弹性悬链线模型在悬索桥施工监控中的应用,总结了五种常见的基本计算类型:己知索段的跨度和索段左端点内力求索段的无应力长度、两端点高差;己知索段的无应力长度和索段左端点内力求索段的跨度、两端点高差;已知索段的跨度、两端点高差和索段的无应力长度,求索段的内力;已知索段无应力长度、左端点内力,求温度升高情况下索段两端点的高差;已知索段的跨度、两端点高差和索段的无应力长度,和索段中间一点的横坐标,求该点相对于左端点的高差.简要地介绍了各种基本计算类型应用的范围及其求解思路.     

混凝土斜拉桥主梁剪力滞研究

针对处于压弯状态的混凝土斜拉桥主梁剪力滞效应问题,从新的角度指出剪力滞系数是弯矩和轴力分别产生的剪力滞系数的叠加,其大小与断面所受的弯矩与轴力的比值有关,并给出了剪力滞系数随弯矩轴力比变化的分布规律.采用平面与空间分析相结合的方法,研究了漂浮体系混凝土斜拉桥主梁剪力滞系数分布规律,指出:主梁剪力滞系数主要受轴力影响,并随着轴力的增大而趋于1;当活载弯矩占总弯矩的比例较大时,总剪力滞系数将向弯矩剪力滞系数靠拢,由此导致主梁不均匀应力将很大.设计时应引起注意.