旋转对数曲面网壳结构受力性能及其稳定性分析

旋转对数曲面网壳是球面网壳的一种拓展,研究旋转对数曲面网壳可以为网壳结构分析和结构选型优化提供理论依据。文章应用APDL参数化设计语言,对网壳进行参数化建模,并对凯威特型、联方型、施威德勒型、肋环型4种旋转对数曲面网壳结构进行受力性能和稳定性分析。结果表明:同等工况下,凯威特型结构最大位移约为许用位移的3%,最大应力约为许用应力的15%,其结构形式和受力性能最为合理;网壳结构矢高为40 m时,最不利位移和最不利应力减小率分别为0.76%和4.79%,大矢高下刚度变化不大,强度有较大增加;矢跨比增大到1/2时,特征值增大量为33.7%,大矢跨比网壳结构强度较大;结构在矢跨比为1/2且初始缺陷跨度为1/500下可以有较好的稳定性。     

塔梁分离式悬索桥动力及抗震性能

针对塔梁分离式悬索桥具有塔底不等高及设置地锚索等特点,以矮寨桥为背景,基于9组空间有限元模型从主梁的支承条件、吊跨比以及地锚索的数量三个方面进行桥梁结构模态以及抗震性能分析.结果表明:在动力特性方面,塔梁分离对悬索桥振动模态影响十分微小,而吊跨比的增加会使悬索桥的整体刚度下降,加设地锚索能很大程度提高结构整体刚度;在抗震性能方面,塔梁分离提高了悬索桥横桥向的抗震性能,纵桥向基本无提升,随着吊跨比增大,主梁内力及位移响应减小幅度较大,而主缆和吊索内力几乎无变化,地锚索主要影响纵桥向地震响应,减小主塔位移与内力,降低了主缆与端部吊索的应力响应.     

非对称悬臂施工曲线连续刚构桥不同施工阶段变形特性研究

曲线连续刚构桥的施工难度较大,施工过程中的受力和变形比直线桥更为复杂,所以以桐溪路景观桥为依托工程,利用有限元软件Midas/civil建立桥梁模型,研究其在不同施工阶段的变形差异情况,并与实测数据进行对比分析,以验证模型的正确性.结果表明,在桥梁对称施工过程中,箱梁竖向位移随悬臂长度的增加而增大,且边跨和中跨箱梁竖向...     

斜靠式拱桥施工阶段静力性能分析

采用空间有限元方法建立平顶山市城东河路湛河斜靠式拱桥施工阶段受力分析的空间有限元计算模型,通过对拱肋的浇筑以及拱架卸架过程中的内力和位移、吊杆张拉顺序的计算,给出了各施工阶段桥梁构件应力和位移、吊杆索力等随施工阶段变化的规律:拱肋主要承受压力,弯矩较小;由于系杆梁预应力的作用,系杆梁全跨受压;吊杆索力分布比较均匀,对桥面系的线形控制作用比较明显;各混凝土构件总体处于受压状态,桥梁设计最大压应力小于材料容许应力,具有较大安全储备,桥梁的变形均在设计规范规定范围之内,表明该桥梁施工方案合理.计算结果已为该桥的施工监控提供参考.     

整体式预应力葵花拱桥受力特点

近些年国内已经陆续修建了几座非整体式系杆葵花拱桥,但是结构和受力上还存在不够完善的地方.整体式预应力葵花拱桥对此进行了改进,通过设置整体式桥面板,并在桥面板设置有粘结预应力束代替系杆,具有自己独特的结构和受力特点.本文通过与非整体式系杆葵花拱桥比较,分析了整体式预应力葵花拱桥的特点:整体式桥面板,避免了设置多道伸缩缝,大大改善了行车的舒适度；整体式桥面板内布置高预应力值有粘结预应力束,既能起到系杆的作用,平衡结构的水平推力,同时可以很好地改善梁的受弯性能；桥梁结构为拱式刚架体系,结构受力复杂,但是具有很好的整体性能；增加了结构施工技术难度.以应城市富水河桥为例,利用有限元模型分析了桥梁结构的受力特点,提出该类桥梁设计时的关键控制截面.     

桥台对斜交连续梁桥抗震性能的影响研究

以一座三跨连续斜交箱梁桥为背景,应用SAP2000建立全桥有限元模型,采用非线性时程分析方法,研究了纵向地震输入下,桥台及台后填土对不同斜度连续梁桥上部主梁及墩柱内力和位移的影响.结果表明:对于斜交连续梁桥,桥台能够减小主梁惯性力,约束主梁及墩柱的纵向位移,但会增大其横向位移,且斜交角度越大,纵向约束效果越弱,横向位移...     

滨海软弱地质条件下宽幅箱梁现浇支架设计

结合珠海横琴二桥跨天沐河段预应力混凝土连续箱梁现浇支架设计实例,对滨海软弱地质条件下宽幅大跨箱梁现浇支架设计进行方案比选,采用MIDAS/CIVIL有限元结构分析软件建立桩柱式贝雷支架空间杆系模型、设置边界条件、添加施工荷载,进行高仿真结构模拟分析,为同类型桥梁现浇支架设计与施工提供参考.     

设计参数对钢管混凝土系杆拱桥力学性能的影响分析

以中承式钢管混凝土系杆拱桥为计算实例,采用通用软件ANSYS建立了拱桥的有限元计算模型,通过改变其主要设计参数,对该类桥梁在恒载作用下的受力情况进行了对比分析,得出了不同矢跨比、拱轴系数、主拱拱肋含钢率等设计参数对拱桥各控制截面内力、应力、位移变化的影响规律.研究结果表明:改变矢跨比和拱轴系数对系杆拱桥在恒载作用下的内力有较大的影响,且对恒载作用下全截面弯矩的影响比对轴力的影响更为显著;改变钢管的壁厚对于主拱肋各控制截面的轴力、弯矩及应力影响不大.该计算结果可为优化同类桥型的设计提供参考.     

基于空间网格分析的多箱室波形钢腹板组合梁腹板剪力分配

针对多箱室波形钢腹板组合梁桥设计中空间杆系模型缺乏空间效应精细化分析,平面梁格法在等效原理上的近似性不能准确反映箱形组合梁的剪应力分布和顶底板局部受力,以及实体模型很难与总体计算相结合的缺点,提出采用空间网格分析方法进行多箱室波形钢腹板组合梁腹板组合梁桥剪力分配。实例分析结果表明:空间网格模型可以将各道腹板剪力横向分配全部算清楚,且得出了斜拉桥边中跨的关键截面横梁处各道腹板剪力分配规律,为此类工程设计提供了一定的参考价值。     

预应力混凝土连续梁桥结构动力特性分析

为研究车辆荷载对预应力混凝土连续梁桥桥梁动力特性的影响,利用有限元软件建立车桥耦合模型,分析车辆速度、车辆载重对预应力混凝土连续梁桥跨中截面位移和动力冲击系数的影响。研究结果表明：车辆速度和车辆载重均会对桥梁动力特性产生影响,车辆速度与桥梁动力特性间没有明显线性关系,车辆速度增大,跨中截面位移先减小后增大,桥梁冲击系数则先增大后减小;车辆载重增大,跨中截面位移和桥梁冲击系数则线性减小。研究成果可为多工况车辆荷载作用下桥梁动力特性研究提供一定参考。     

基于位移场的薄壁箱梁结构约束扭转和畸变效应分析

为了正确把握异型薄壁箱梁结构的受力行为,提高结构的计算精度,提出基于位移场的假设,将结构断面上的各参数集中到结构轴线上,根据结构力学特征建立广义自由度的位移模型,把三维空间结构简化成一维梁结构,得到一种在普通梁理论基础上考虑约束扭转和畸变效应的一维杆系分析单元。利用该理论结合空间杆系分析法进行参数分析。结果表明该方法的计算精度比普通梁理论要高,计算工作量比空间板壳理论更简便,能直接得到结构的内力。该理论结合杆系分析法能够有效解决受力行为复杂的异型薄壁结构计算分析的问题。     

多跨连续斜靠式异型拱桥的设计与稳定分析

斜靠式异型拱桥是一种新型的、特点鲜明的空间组合结构体系，以韩江北桥为例，介绍了多跨连续斜靠式异型拱桥桥型的设计与布置，分析了桥梁结构的体系特点，通过平面和空间的静力计算，表明全桥结构设计受力合理，拱截面、吊杆、系杆、V撑箱梁混凝土应力储备适中，各跨住移均满足规范要求；主桥动力结构分析计算A，B，C三跨结构面内、外刚度接近，对第1阶失稳模态求解临界荷载比例因子计算结果为稳定系数均大于5，结构发生一类失稳的可能性较小，空间稳定性亦满足要求．     

郑州某悬臂施工连续梁桥预应力优化简

以郑州某跨南水北调桥梁为工程背景,基于最小弯曲能量法对原设计中的预应力钢束进行优化,并利用通用有限元软件对该桥重新建立三维模型,通过与原设计方案模型的位移、应力等数值进行对比和分析,得出较优解,使得结构在受力性能上更加良好,且钢束的合理优化使钢绞线用量降低,从而降低工程结构的造价,同时为桥梁的优化设计提供参考.     

郑州某悬臂施工连续梁桥预应力优化

以郑州某跨南水北调桥梁为工程背景,基于最小弯曲能量法对原设计中的预应力钢束进行优化,并利用通用有限元软件对该桥重新建立三维模型,通过与原设计方案模型的位移、应力等数值进行对比和分析,得出较优解,使得结构在受力性能上更加良好,且钢束的合理优化使钢绞线用量降低,从而降低工程结构的造价,同时为桥梁的优化设计提供参考.     

海河蚌埠桥大吨位支撑构件模型有限元分析

天津海河蚌埠桥主体结构为特异三维空间网状构造,受力复杂。桥梁在运营过程中的实际工作状态直接影响桥梁的安全性。在进行模型试验之后,使用有限元软件进行建模计算。与试验结果对照,以此评价本工程设计的安全性。通过分析,我们计算得到构件应力分布情况,研究了拉压荷载下撑杆的受力情况。而且通过对计算结果与试验数据的比较可以认为该拉压杆支撑构件能够满足受力要求。     

钢箱拱桥中CFRP系杆受力性能试验研究

结合怀化某大桥,按照相似原理,建立了碳纤维系杆拱桥缩尺试验模型,对其受力性能进行了试验研究;并采用空间有限元分析软件Midas/Civil对模型桥使用阶段各工况进行了空间模拟分析.试验结果表明：CFRP系杆拉力和拱脚水平位移的实测结果与有限元分析结果基本吻合;用有限元程序的计算分析结果指导模型桥测点选取和加载等工作是可行的,其分析结果是正确的;CFRP作为系杆其总预应力损失率的最大测量值为2.1%,预应力损失较小,其预应力值稳定.     

斜拉-悬吊协作体系桥抗震性能参数分析

以一座1 400m主跨的斜拉-悬吊协作体系方案桥为工程背景,采用多振型地震反应谱方法,对其进行水平地震作用下的结构地震反应分析,揭示主缆矢跨比、吊跨比、边跨长度、辅助墩设置、主梁支承方式和主梁结构形式等结构设计参数对地震反应的影响,并提出各结构设计参数的合理取值.结果表明:当主缆矢跨比取为1/10、吊跨比为0.4~0.5、采用短边跨并设置辅助墩、半漂浮体系、桥面主梁采用混合梁时,斜拉-悬吊组合体系桥可以获得比较好的抗震性能.     

钢管混凝土柔性系杆拱桥施工阶段的静力计算分析

以某大桥为工程背景,采用空间有限元分析方法,对下承式钢管混凝土简支柔性系杆拱桥进行了施工阶段的静力分析与计算;介绍了该类型桥梁结构施工阶段有限元模型的建模要点及其边界条件,并分析了拱肋的位移、应力以及吊杆、系杆的拉力等随施工阶段变化的规律.计算结果表明,该施工阶段静力计算方法较为符合简支拱桥各个施工阶段的受力特点,是可行的,其计算结果可以作为施工监测分析的重要参考.     

钢腹杆PC组合梁桥抗弯性能

为研究钢腹杆PC组合梁桥的抗弯性能,开展了钢腹杆PC组合梁模型试验,研究了钢腹杆PC组合梁混凝土顶底板应变与主梁变形等随荷载的变化规律,揭示了组合梁弯曲应变沿截面高度的分布规律,得到了组合梁的破坏模式;进行了钢腹杆PC组合梁有限元参数分析,探讨了主梁高跨比和偏载效应对钢腹杆组合梁抗弯性能的影响;提出了钢腹杆PC组合梁截面开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩计算方法。研究结果表明：钢腹杆PC组合梁桥的破坏过程包括弹性阶段、开裂弹性阶段、弹塑性阶段和失效阶段。在弹性阶段和开裂弹性阶段,钢腹杆PC组合梁截面顶底板变形满足“平截面假定”。钢腹杆PC组合梁跨中截面的变形与应力随高跨比的增大而减小。对于自重较小的钢腹杆组合梁桥,偏载对组合梁变形与应力的影响较大,且变形与应力增大系数随高跨比的增大而增大。与有限元和试验结果相比,本文提出的钢腹杆PC组合梁开裂弯矩、钢筋屈服弯矩和极限弯矩的计算方法具有较高的精度。     

虚拟横梁单元法在小箱梁桥建模中的应用

本文以由4片分体式组合箱梁组成的40m单跨简支梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,分别建立了实体单元模型、虚拟横梁单元模型,对比分析了2种计算模型在4种荷载工况下各片箱梁的跨中位移解.计算结果表明:实体模型计算结果准确但建模复杂,与之相比,虚拟横梁单元模型的最大误差为-2.3%.得出了虚拟横梁单元法是分体式组合小箱梁桥的合适建模方法,可用于分体式组合小箱梁桥结构分析.