高墩大跨T构桥桥墩的有限元分析

某高墩大跨 Ｔ 构桥,上部结构为预应力混凝土箱形梁,桥墩采用钢筋混凝土变截面空心墩．根据 Ｔ 构桥的结构特点,利用空间块体单元对桥跨和桥墩进行有限元离散,计算了该桥在４ 种工况下桥墩的强度与变形,给出了桥墩３ 个典型截面的应力等值线图,计算结果表明：桥梁在外荷载作用下,墩顶位移满足桥梁规范要求;桥梁在正常满荷载作用下,桥墩墩顶内部出现局部拉应力,但小于容许值;温度对墩底的应力产生较大影响,但范围较小,距墩底２ ｍ 以上的温度应力影响可忽略不计     

高墩大跨T构桥桥墩的有限元分析

某高墩大跨Ｔ构桥,上部结构为预应力混凝土箱形梁,桥墩采用钢筋混凝土变截面空心墩。根据Ｔ构桥的结构特点,利用空间块体单元对桥跨和桥墩进行有限元离散,计算了该桥在４种工况下桥墩的强度与变形,给出了桥墩３个典型截面的应力等值线图,计算结果表明：桥梁在外荷载作用下,墩顶位移满足桥梁规范要求;桥梁在正常满荷载作用下,桥墩墩顶内部出现局部拉应力,但小于容许值;温度对墩底的应力产生较大影响,但范围较小,距墩底２     

超宽空心桥墩寒潮作用下温度应力分析

采用三维瞬态热-结构耦合场方法,利用通用分析软件ANSYS对兰渝铁路兰州枢纽大砂坪特大桥四线空心桥墩在寒潮作用下的温度场、温度应力进行了仿真.通过对加纵向肋板和无纵向肋板两种模型计算的分析比较,结果表明超宽空心高墩在寒潮作用下环向、竖向温度应力值较大,应在设计中引起足够重视,而是否加设纵向肋板对温度应力的影响较小.     

金沙洲大桥主桥墩空间应力分析

采用通用有限元软件ANSYS，计算了金沙洲大桥空心桥墩的空间应力分布．首先将大桥空心桥墩离散为由块体单元组成的空间结构，然后考虑上部桥梁结构自重和活载作用，进行了空心墩的空间应力分析，得出了墩顶实体段和中间区段的空间应力分布，结果表明原设计空心桥墩最大应力超过了规范的限值．文中提出加厚顶板和调整隔板位置的改进措施，计算表明修改后空心桥墩的最大应力和位移均有较大的改善，为大跨度桥梁空心桥墩的设计提供了参考。     

泄洪闸闸墩施工期温度场与温度应力分析

利用ANSYS的APDL语言对其进行二次开发,编写了适用于分析闸墩瞬态温度场的命令流。并对某泄洪闸闸墩施工期温度场进行了计算,计算结果与实测结果具有较好的吻合性;结合自编FORTRAN程序,在已有的温度场计算成果的基础上,采用分时段变弹性模量及变应力松弛系数的有限元累计应力计算方法,实现了基于ANSYS软件平台并考虑混凝土收缩变形影响的施工期弹性徐变温度应力场的计算,并分析了闸墩混凝土早期裂缝的分布规律及其形成的原因。     

考虑水化度影响的混凝土面板温度裂缝数值计算

混凝土面板早期裂缝主要由温度应力引起,准确预测分析混凝土面板的温度场及温度应力变化过程,并研究混凝土面板温度裂缝的开裂过程,是关系到混凝土面板堆石坝安全的关键难题.基于热传导理论和弹性徐变理论,引入了水化度和等效龄期概念,编制了温度场及温度应力计算程序,对比分析了水化度及等效龄期对混凝土面板温度场及温度应力的影响,并进一步研究了混凝土面板温度裂缝的分布情况及扩展过程.研究结果表明:仅考虑水化度影响的模型温度场及温度应力的计算值偏低,而同时考虑等效龄期的影响,即可有效解决此问题.在混凝土面板温降过程中会产生较大的拉应力,从而引起面板开裂.裂缝主要集中在面板底部和中部,且多为水平裂缝,裂缝深度最终可达到面板厚度的75%,严重影响面板的耐久性,因此需做好相应的防护措施.     

呼准二线桥墩托盘顶帽裂缝成因分析及处置意见

以内蒙古地方铁路呼准运煤专用线1号桥墩为背景,根据桥墩顶帽托盘的裂缝分布情况,采用数显回弹仪测试裂缝分布严重区域的混凝土强度,用超声波检测仪对裂缝的宽度和深度做了检测,通过有限元软件ANSYS对出现裂缝的区域做了应力分析.根据现场观察到的裂缝分布情况和有限元分析的结果,提出了对1号墩的加固和处置意见.     

某特大简支梁桥墩身开裂的事故排查

桥梁裂缝严重影响结构安全性和耐久性,不符合“绿色建造”和“可持续发展”的相关理念。文章对某特大简支梁桥桥墩开裂现象进行事故排查,为裂缝修复工作提供依据,以促进桥梁施工各个环节的规范化。考虑支座中未拆除的临时连接螺栓对墩、梁的约束作用,首先以Abaqus分析未拆除的临时连接螺栓对支座水平剪切变形的约束作用,然后以Midas计算了3种最不利工况下桥墩墩顶处的支座反力,最后以ANSYS分析3种最不利荷载组合时墩身应力。结果表明,即使按墩顶的4个纵向活动支座临时连接被同时破坏的最不利情况考虑,墩身在3种最不利工况下的最大主拉应力也仅为0.08 MPa,远未达到C30混凝土的拉应力容许值0.73 MPa。因此,架梁完成后未及时拆除支座临时连接的限位螺栓并不是导致该桥墩身开裂的主要原因,事故调查需从其他方面入手。但该疏忽会在桥墩中引起拉应力,应尽量避免,确保桥梁建造的各个环节更为规范。     

特大桥实体桥墩在日照作用下温度场及温度应力的仿真分析

通过走行线特大桥大体积混凝土桥墩的施工实例,运用Ansys有限元软件对日照作用下混凝土热环境的温度场及应力场进行仿真分析,结果表明：受日照太阳辐射的影响,混凝土外表面的温度变化比桥墩内部的温度变化快,出现温度的滞后性,当温度差达到最大值时并没有出现最大拉应力,在日照作用下桥墩产生了较大的拉应力;最大拉应力、压应力及温差值较大区段从8：00-17：00,压应力随着日照时间和方位角不同而呈现抛物线变化,最大拉应力递减效应较压应力变化较小,拉应力对桥墩外表面裂纹影响效用最大。     

苏北平原某水闸闸墩混凝土开裂主导因素的定量分析

针对苏北平原某新建水闸闸墩出现竖向裂缝的现象,经整体结构混凝土温度场和徐变应力场的有限单元法多工况仿真计算,分析研究了这些裂缝成因的主要机理,定量分析了引起闸墩混凝土开裂的主导因素：混凝土温度变形、混凝土自身体积变形与干缩变形及基础底板的约束作用.就此,相应地提出了一些避免这类裂缝产生的主要工程措施的建议.     

津文公路沥青路面反射裂缝的原因分析

以有限元法为基础，利用ANSYS软件仿真计算出了津文公路沥青混凝土路面基层在标准轴载和温度场单独和共同作用下的最大拉应力，并与基层容许拉应力进行比较，得出了津文公路沥青路面纵、横向裂缝都是由最大拉应力引起的结论，从而找出了津文公路沥青混凝土路面产生反射裂缝的原因，这无论对理论研究还是对实际工程都有着重要的参考价值。     

闸墩施工期温度应力仿真分析

考虑外界气温条件、水泥水化热、弹模、徐变等热力学和物理力学参数以及分层浇筑(利用生死单元实现分层浇筑)对闸墩温度应力的影响,利用ANSYS软件三维有限元法进行闸墩施工期的瞬态温度场和应力场仿真计算.结果表明:内外温差过大,内部温升温降太快是闸墩出现裂缝的主要原因,并提出了对拌合材料冷却,降低浇筑温度,采用优化的保温保湿养护方法,在混凝土内预埋冷却水管,选用低热水泥,使用减水剂等减小内外温差,减缓温升温降过程,以有效防止施工期表面裂缝的产生.     

柱支承现浇混凝土空心楼盖抗火性能试验研究

现浇混凝土空心楼盖具有自重轻、跨度大等优点,已广泛应用于实际工程中,而其抗火性能是影响建筑物抗火能力的一个重要因素。文章通过柱支承足尺现浇混凝土空心楼盖的火灾试验,分析了楼盖的破坏特征、温度场分布及挠曲变形,对楼盖的抗火性能进行研究。结果表明:柱对板角的约束作用导致板的4个角部出现了多条类弧状裂缝,裂缝与相邻两板边近似成45°,同时,梁柱节点区出现了明显的斜裂缝;混凝土的热惰性及空腔的阻热作用使混凝土空心楼盖沿截面高度存在较大的温度梯度,导致了温度应力的出现;试验过程中,混凝土空心楼盖未出现刚度突变的情况,数据采集至20 h时,跨中残余变形为17.7 mm,恢复比例达80.7%,表明空心楼盖受火灾作用后的变形恢复能力较强;相较于四边简支现浇混凝土空心楼盖,由于柱对空心楼盖的约束作用,其破坏特征更趋近于真实结构中的破坏现象,且变形恢复能力更强。     

冲刷作用下桥墩结构体系的屈曲荷载计算

为分析冲刷对桥墩结构体系承载力的影响,在土-桩-桥墩结构相互作用的基础上提出桥墩-群桩的等效结构体系,考虑了滑动橡胶支座和承台作用,推导桥墩结构体系的屈曲荷载计算公式.以苏通大桥的辅助桥墩为例,分析了冲刷深度、桩墩刚度比、桥墩高度、承台重量和滑动橡胶支座对屈曲荷载的影响.结果表明,当冲刷深度从0m增加到90m时,屈曲荷载降低了69.3%.桩墩刚度比、桥墩长度和橡胶支座等对群桩-桥墩结构体系的稳定有较重要的影响,承台重量对结构体系的静力稳定影响较小.在实际工程中,可优化桥墩和群桩的刚度比、长度比,使得结构体系拥有合理的刚度分布,从而在冲刷作用下可在一定程度上减缓桥墩-群桩结构体系的屈曲性能的降低.在桥墩结构体系的屈曲荷载计算中,应考虑滑动橡胶支座刚度的影响.     

装配式水泥混凝土路面板空心形式研究与优化

为减轻装配式水泥混凝土路面板块的质量, 采用有限元软件ABAQUS研究水泥混凝土空心板, 推荐装配式水泥混凝土实心板块的最佳长、宽、厚和圆形空心类型, 设计和优化圆形截面的局部尺寸, 分析圆形半径、圆形个数和圆心高度对板底最大弯拉应力、板块最大竖向位移、薄壁处最大压应力和剪应力的影响规律。采用熵权法和优劣解距离法进行多指标优选, 得出最佳空心组合为10个半径为60 mm、圆心高度为160 mm的圆形; 对比空心板与实心板, 发现空心板的性能与实心板差异很小, 且空心板质量可减轻970 kg。本研究提出的装配式水泥混凝土空心板以及相应的圆形空心类型和空心局部尺寸均是可行的。     

荷载与温度耦合作用下隧道截面形状对衬砌结构力学性能的影响

为研究隧道不同截面形状对衬砌结构力学性能的影响,采用荷载-结构法建立隧道衬砌温度场计算模型,并根据双正弦函数叠加气温变化模型,分析了圆形、矩形、直墙圆拱形和椭圆形等衬砌截面的温度场分布特征;以隧道衬砌混凝土损伤塑性模型及顺序耦合应力法为基础,分析了隧道衬砌在围岩荷载与变温耦合作用下不同隧道截面形状的衬砌受力特征及位移变化规律。结果表明,隧道空气温度变化对衬砌结构应力影响较大,衬砌应力随温度变化呈正弦变化趋势,但对衬砌位移影响较小;在相同的计算参数、初始条件及边界条件下,不同的隧道衬砌截面形状对衬砌受力、位移、产生时间与位置均有较大影响;从受力状态及结构安全性看,圆形和椭圆形截面是较好的衬砌截面形式。     

连续梁桥高墩计算长度研究

桥墩计算长度是高墩连续梁桥桥墩设计的一个重要参数。首先比较分析了各国规范对于标准约束条件下桥墩计算长度系数的规定;然后根据最小势能原理,考虑墩底约束刚度、墩顶约束刚度的影响,推导了桥墩计算长度系数的计算公式;最后详细讨论了约束刚度取值对桥墩计算长度系数的影响。研究结论表明墩底约束刚度、墩顶转动刚度对桥墩计算长度系数影响较小;桥墩计算长度系数随着墩顶水平刚度增加而迅速减小,而后趋于稳定。研究结论为高墩设计提供了重要参考。     

非稳对流模式下混凝土箱梁内生热场与计算方法

针对高墩混凝土箱梁墩顶块水化热温度场分布状况,考虑风速的影响,建立了非稳定对流热传导模式,利用有限元程序对8种风况的混凝土箱梁水化热温度场进行分析,总结了非稳定对流模式下混凝土箱梁墩顶块水化热温度场的分布规律,利用MATLAB分布拟合温度峰值和温差峰值随风速变化的计算公式.研究结果表明:非稳定计算模式适合计算高墩混凝土箱梁墩顶块的水化热温度场;水化热温升效应明显、衰减缓慢、约48 h达到温度峰值;风速影响各个时间点的水化热温度数值,然对其变化趋势无影响,风速对温升影响小,对温度的衰减影响大;随着风速的增大,水化热温度衰减趋势逐渐降低,薄厚差异明显的结构温度衰减具有阶跃现象;当风速较大时,温度衰减变化幅度减小,有靠拢之趋势;风速对温差峰值的影响与风速对温度峰值的影响呈相反趋势;温差64 h左右达到峰值、其值约24℃;减小风速,有利于控制温差,旨在达到控制温度应力的目的.     

冻融作用对混凝土跨海大桥桥墩稳定性影响研究

北方海域海水冻融作用对混凝土跨海大桥的安全稳定性具有重要的影响,针对该问题,通过室内冻融试验研究得出了青岛海湾大桥桥墩混凝土在冻融循环作用下的极限抗压强度及其峰值应变、极限抗拉强度、弹性模量等力学性能指标随不同冻融循环次数的衰退规律,并推导出混凝土冻融损伤本构方程.根据室内外试验的对比关系,得出了桥墩混凝土结构各力学性能指标随结构服役时间的退化规律及不同服役期内混凝土的冻融损伤本构方程.建立了青岛海湾大桥沧口段航道桥过渡墩基础的3维有限元模型,应用非线性理论对过渡墩基础进行了数值分析,得出了不同服役期内该混凝土过渡墩基础的最大应力与最大竖向位移的产生位置及其随时间的变化趋势,并分析了其安全性规律,得出了若干结论,可为工程前期设计及后期维修加固提供一定的参考依据.     

陡坡双桩柱式桥墩沉降分析

针对山区陡坡桥墩的复杂受力特点,根据某陡坡双桩柱式桥墩的工程实际情况,利用ADINA有限元分析程序的模拟结果,分析了墩顶竖向荷载、坡顶荷载、桩径、桩柱混凝土强度等级、桩周(岩)土的弹性模量、桩间距等对双桩柱桥墩沉降的影响。结果表明:在竖向荷载作用下,前桩墩顶的沉降比后桩墩顶的大,且随着荷载的增加其差值也越来越大;但是在坡顶荷载作用下,前、后墩顶的沉降变化规律则相反;不论是在墩顶竖向荷载作用下,还是在坡顶荷载单独作用下,前桩柱墩顶的沉降增量总比后桩柱墩顶的要大。在一定的墩顶竖向荷载作用下,随着墩周(岩)土的弹性模量、桩径、桩柱混凝土强度等级的增加,双桩柱墩顶的沉降量都减少,且其减幅基本相同。