自然环境下组合钢小箱梁温度场精细化研究

为设计组合钢小箱梁时准确施加温度梯度,结合实际工程,建立精细化有限元模型,分析自然环境下组合钢小箱梁空间温度场并归纳出温度梯度模式。结果表明,钢小箱梁不同部位温度场差异较大;组合钢小箱梁竖向温度梯度与规范规定的双折线模式差异较大,竖向温度梯度可简化为四折线模式;随着混凝土桥面板厚度增加,桥面板内温度梯度由线性变化逐渐变为非线性变化,并出现负温度梯度。研究的结果,可为同类桥梁设计时,施加温度梯度荷载提供参考依据。     

中、美、欧标准中钢-混组合结构桥面系竖向温度梯度效应的比较

钢-混组合桥面系结构形式特殊,与之对应的竖向温度梯度有别于其他组合结构。为明确现行标准关于钢-混组合结构桥面系的竖向温度梯度效应的计算差异,为后续相关研究提供可靠参考,以某实桥钢-混组合桥面系为例,借助ANSYS有限元程序,建立精细化有限元计算模型,对现行标准的正温差及负温差的竖向温度梯度模型、参数取值及效应值进行对比。结果表明:现行技术标准关于钢-混组合桥面系的竖向温度梯度模型及参数取值差异明显,可根据实际要求及应用对象,对现行技术标准进行优化;正温差状态下,依据美国AASHTO(1994版)标准可获得混凝土桥面板及钢桁梁的最大拉压应力;负温差状态下,基于中国JTG D62—2004则可获得混凝土桥面板的最大拉压应力;参考欧洲BSI 1990-2-10,则无论是正温差还是负温差状态,工字梁及钢桁梁均可获得最大拉压应力。     

公路波形钢腹板钢-混组合箱梁振动特性的影响参数

为了研究结构参数对波形钢腹板钢-混组合箱梁振动特性的影响,文章以某波形钢腹板组合简支梁为工程背景,利用ANSYS有限元软件建立了波形钢腹板钢-混组合箱梁的三维模型,采用理论公式对有限元模型的正确性进行了验证,随后,分析了波形钢腹板的类型、钢底板的厚度以及波形钢腹板的厚度对波形钢腹板钢-混组合箱梁振动特性的影响。研究结果表明:波形钢腹板的类型对波形钢腹板钢-混组合箱梁振动频率的影响较小,可以忽略不计,波形钢腹板钢-混组合箱梁振动频率随波形钢腹板的厚度和钢底板的厚度的增加而增大,该研究为波形钢腹板钢-混组合箱梁的合理设计和振动频率的计算提供有利的参考依据。     

钢-混组合梁桥支座横向间距对横梁受力性能的影响分析

针对钢-混组合连续梁支墩上部横梁支座间距布置情况,将支座上部横梁视为简支梁受力形式,进行大、小间距支座布置受力分析。采用大型通用有限元软件,建立钢-混组合箱梁横梁局部精细化有限元模型进行有限元分析;依据相关规范,进行承载能力极限状态与正常使用极限状态计算分析,并比较大、小间距支座布置形式对钢-混组合箱梁横梁受力影响。     

混凝土箱梁桥日照温度场的研究

以武汉天兴洲公铁两用长江大桥引桥III标左幅桥施工监控项目为工程背景,对这座大跨度预应力混凝土连续箱梁桥的温度场及其温度效应进行了24h不间断现场实测。确定了有限元计算箱梁温度场所需的各种参数,并运用大型通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,模拟计算箱梁温度场,并将计算结果与实测温度值进行对比分析,了解各测点的计算值与实测值吻合情况,证明使用有限元软件ANSYS模拟混凝土箱梁桥的温度场是可行的。采用理论计算温度值和实测值相结合的方法,拟合出混凝土箱梁竖向温度梯度曲线,为进一步计算温度效应做好准备。     

考虑竖向和横向温度梯度的桥梁温度应力分析

以三跨先简支后连续小箱梁桥为研究对象,考虑温度场随竖向和横向的变化,采用ANSYS建立空间模型,分析计算了作用短期效应组合应力,重点分析了温度应力对其控制组合应力的影响。结果表明温度梯度将引起较大的横向和竖向拉应力,从而降低主梁截面抗裂性能。因此,实际设计时应对竖向和横向温度梯度引起重视。     

波形钢腹板组合箱梁横向温度应力计算分析

波形钢腹板组合箱梁作为一种新型组合结构,由于其结构的特殊性,在日照温差作用下产生的桥面板横向应力需要进行深入研究与分析。论文基本平面外抗弯刚度相等的原则对波形钢腹板组合箱梁的横向框架计算提出了简化计算模型。依据现有的设计规范,计算了箱梁顶板在温度梯度作用下的温度自应力及次应力,并与同类型的混凝土箱梁进行比较,计算结果表明,波形钢腹板组合箱梁对温度梯度的敏感性较低,对于防止箱梁顶板出现纵向裂缝有一定优势。论文的结论可为波形钢腹板组合箱梁横向设计提供参考。     

多梁式钢-混组合弯箱梁桥荷载横向分布系数计算分析

随着桥梁施工技术的进步,钢-混组合桥梁应用日益广泛,其横向分布计算也变得愈加重要。为了精确计算钢-混组合弯箱梁桥的横向分布系数并探究其主要影响因素和变化规律,本文在曲梁结构力学、钢-混组合截面特性计算以及刚接梁法等理论基础上,利用MATLAB软件编写程序计算出桥梁的横向分布系数。然后进行了参数化分析,不仅得到了竖向荷载及扭矩横向分布系数的主要影响因素为桥梁跨径和曲率半径,而且还发现了它们随主要影响因素的变化规律。最后通过对有限元计算与理论计算结果的对比和误差分析,验证了本文采用的横向分布计算理论和结果的正确性,从而对工程实践具有一定的参考意义。     

预压弯简支钢-混凝土组合梁桥应力计算方法

在钢-混组合梁桥中应用预弯技术已经成为组合梁桥中的新型研究方向。基于预弯钢-混组合梁桥相关理论,自行推导出预压弯钢-混组合简支梁桥的应力计算公式,结合工程实例并建立有限元模型。首先将理论计算结果与有限元计算结果进行对比分析;其次,将预压弯钢-混组合简支梁桥与传统钢-混组合简支梁桥有限元计算结果进行比较研究。结果表明:理论计算结果与有限元计算结果吻合度较高,自行推导出的应力计算公式较为准确;与传统钢-混组合简支梁桥相比,预压弯钢-混组合简支梁桥的控制应力值较小,承载力提升明显。     

混凝土箱梁日照温度效应研究

以衢宁铁路某大桥为工程背景,进行箱梁温度场及温度应力现场测试,总结箱梁顶板、底板和腹板的温度分布规律,拟合出适合该桥的箱梁竖向、横向温度梯度模式,并采用拟合的箱梁温度梯度模式分析箱梁日照温度应力,与实测温度应力对比,验证其准确性和适用性。结果表明:箱梁底板存在明显的呈非线性分布的竖向温差,在进行竖向温度梯度拟合时不能忽略;拟合的箱梁横向温度梯度模式考虑两侧腹板的横向温差,与箱梁实测横向温差分布更接近;考虑箱梁竖向和横向温差共同作用下的温度应力计算结果与实测温度应力吻合更好,在分析箱梁日照温度效应时,不能忽略箱梁的横向温差作用。     

极端气温下波形钢腹板箱梁桥铺装层温度场分析

依托波形钢腹板PC组合箱梁桥工程,利用有限元方法建立了沥青混凝土桥面铺装层温度场仿真模型,模拟得到极端低温条件下桥面铺装层温度场变化规律。结果表明,极端气温下桥面铺装层温度场和温度梯度均随气温发生周期性变化;极端低温时,桥面铺装温度梯度最大值为3.3℃,铺装表层和底层分别比同时刻外界气温低0.6℃和4℃左右。     

钢-混组合曲线箱梁受力特性分析

本文以贵州省都匀至安顺公路第T27合同段杨武互通毛栗坡大桥钢-混组合曲线箱梁工程施工为例,依据项目实际施工状况,采用有限元程序Midas Civil模拟和分析了不同荷载组合工况下钢-混组合曲线箱梁在施工阶段与运营阶段的受力特性,并对其进行地震动力分析,以保证项目工程顺利完成。研究结果表明,施工阶段与成桥运营阶段钢梁的静力特性均满足规范要求;动力分析下,桥梁结构基频为0.33Hz,前三阶振型模态分别为主梁对称竖弯、主梁反对称竖弯、主梁横向振动,横向振动发生在后,表明桥梁结构的竖向刚度弱于横向刚度;地震荷载激励作用下,结构位移响应值与内力响应值均满足规范要求,表明钢-混组合曲线箱梁仍处于弹性状态,具有较好的抗震性能。     

波纹钢腹板组合箱梁桥有限元精细化建模方法研究

波纹钢腹板组合箱梁因从根本上可解决箱梁腹板开裂的问题而在桥梁工程中得到推广,然而由于波纹板组合箱梁结构的复杂性,给有限元建模带来不便,如何精细化建模并保证建模速度和求解效率成为建模过程中面临的难题。在总结多种建模方法的基础上,提出了将MIDAS FEA和MIDAS Civil两种软件对接,探讨波纹钢腹板箱梁桥有限元精细化模型的方法。先用MIDAS FEA软件建立组合箱梁的混凝土、体内预应力束模型,通过"印刻"处理后,将建好的模型与MIDAS Civil进行对接,在MIDAS Civil中建立波纹钢腹板、体外预应力束,运行计算。以某3跨连续波纹钢腹板组合箱梁桥为例进行有限元分析,有限元计算值与理论计算值基本吻合,说明所提出的有限元建模方法是可靠的。     

波纹钢腹板箱梁的静力特性有限元分析

波纹钢腹板组合箱梁克服了预应力PC箱梁很多缺点,但是由于波纹钢腹板计算较为复杂,目前对其模拟分析方法尚不统一,在此利用有限元软件Abaqus对波纹钢腹板箱梁进行仿真计算分析,探讨了波纹板、预应力束和混凝土板的模拟方法,并在模型建立中考虑了波纹板与混凝土的实际接触特性,旨是对波纹钢腹板箱梁的受力分析和设计计算结果更符合于实际。     

组合扁梁楼盖水平荷载作用下承载性能分析

为了研究组合扁梁楼盖在水平荷载作用下的承载性能和有效宽度,采用有限元分析软件建立了钢—混凝土组合扁梁整体楼盖三维实体有限元模型,并进行了相应的计算分析.计算结果表明:钢—混凝土组合扁梁楼盖具有较大的水平刚度和较好的空间作用,组合扁梁楼盖在水平荷载情况下有效宽度较竖向荷载作用时小.建议进行组合扁梁整体楼盖试验,进一步研究其有效宽度取值.     

COMPARATIVE STUDY ON FALSEWORK SCHEME OF STEEL WEBS FOR PC COMPOSITE BOX-GIRDER WITH CORRUGATED STEEL WEBS DURING CANTILEVER CONSTRUCTION

在悬臂施工的波形钢腹板预应力混凝土（PC）组合箱梁桥中,为了施工安全,往往需要在钢腹板上设置一些临时性支撑结构。为了克服临时支架法需占用大量施工空间的缺点,提出一种由大刚度钢管组成的钢管支架法,该方法结构简单、空间占用小。对两种方案进行比较分析,采用三维有限元数值模拟法,分别进行静力分析和特征值计算。计算结果表明：虽然临时支架在钢-混组合箱梁桥的施工中有效,但在波形钢腹板（PC）组合箱梁桥的悬臂施工过程中并不能明显改善波形钢腹板的受力状态;而钢管支架能够有效地改善悬臂状态下波形钢腹板的受力状况。     

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥悬臂施工中钢腹板临时支撑方案比较

在悬臂施工的波形钢腹板预应力混凝土(PC)组合箱梁桥中,为了施工安全,往往需要在钢腹板上设置一些临时性支撑结构。为了克服临时支架法需占用大量施工空间的缺点,提出一种由大刚度钢管组成的钢管支架法,该方法结构简单、空间占用小。对两种方案进行比较分析,采用三维有限元数值模拟法,分别进行静力分析和特征值计算。计算结果表明:虽然临时支架在钢-混组合箱梁桥的施工中有效,但在波形钢腹板(PC)组合箱梁桥的悬臂施工过程中并不能明显改善波形钢腹板的受力状态;而钢管支架能够有效地改善悬臂状态下波形钢腹板的受力状况。     

波形钢腹板组合箱梁动力特性分析

以哈密顿原理为基础,综合考虑剪力滞、手风琴效应的影响,推导了组合箱梁的控制微分方程及其闭合解,分析了剪力滞、手风琴效应等参数对组合箱梁动力特性的影响。结果表明：计算结果与有限元值吻合良好;剪力滞和手风琴效应对组合箱梁的竖向刚度有减小作用;随箱梁高跨比的增大,频率阶数的升高,手风琴效应和剪力滞的影响表现越明显;不同波纹钢腹板型号对组合箱梁的竖向刚度影响较小。     

波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应研究

波形钢腹板组合箱梁由于其力学性能和经济性能比普通箱梁优越而正被广泛地使用,本文介绍了计算波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞系数的能量变分法,用有限元分析软件ANSYS进行了波形钢腹板组合箱梁桥的建模,并采用能量变分法的结果加以验证。结果表明采用有限元法模拟波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应效果较好,分析了波形钢腹板组合箱梁桥横桥向和纵桥向剪力滞系数的变化规律。     

预制装配式钢-混组合梁有限元计算模型分析

为研究预制装配式钢-混组合梁的合理有限元计算模型,以一座30 m跨径预制装配式简支钢-混组合梁桥为对象,采用大型有限元程序分别建立组合截面和不同钢梁-混凝土板连接条件下的分离截面的杆系模型,并将有限元计算结果与现行规范公式计算结果进行了对比.研究表明,钢梁-混凝土板的连接条件对分离截面杆系模型的计算结果具有重大影响;有...