砼叠合连续梁特殊截面处正截面受力性能分析

混凝土叠合连续梁由于其特殊的使用性能在实际工程中具有实用意义,利用大型通用有限元软件ANSYS模拟一组叠合连续梁和对比梁,通过对比发现叠合连续梁在跨中截面存在受拉钢筋应力超前和后浇层受压区混凝土应力滞后以及支座负弯矩处受拉钢筋应力滞后等现象,为实际工程中的设计和施工提供了理论依据,使其更能广泛的应用。     

砼叠合连续梁特殊界面处理正截面受力性能分析

混凝土叠合连续梁由于其特殊的使用性能在实际工程中具有实用意义,利用大型通用有限元软件ANSYS模拟一组叠合连续梁和对比梁,通过对比发现叠合连续梁在跨中截面存在受拉钢筋应力超前和后浇层受压区混凝土应力滞后以及支座负弯矩处受拉钢筋应力滞后等现象,为实际工程中的设计和施工提供了理论依据,使其更能广泛的应用。     

V形刚构梁拱组合桥最不利位置局部受力分析

V形刚构梁拱组合桥受力体系复杂,用有限元法计算分析桥梁结构时,工程上普遍采用几何小变形、材料线弹性假定,将桥梁整体等效为梁结构或者是杆系结构。为了能够准确得到V形刚构和牛腿处的局部应力分布,以永安大桥为例,利用大型通用有限元软件Abaqus建立三维有限元模型,对整桥模型进行实体单元离散,考虑几何非线性、接触非线性等因素,采用实体单元、杆单元、弹簧单元分别来模拟混凝土、钢筋、桩基,对成桥阶段的六种主要工况进行仿真计算,确定每种工况下的最不利位置及相应的应力分布情况,并指出了各位置最危险工况,为设计与施工提供指导。结果表明:除牛腿接触位置外,桥梁整体拉、压应力水平均较低,整桥在成桥阶段是安全的。     

连续梁、连续刚构桥施工中腹板产生裂缝的机理及对策

随着连续梁和连续刚构桥的广泛应用,一些桥梁在施工过程中腹板出现裂缝.本文以弹性力学为依据,运用Ansys建立连续梁、连续剐构桥三维实体模型,计算混凝土腹板三向受力情况下的主拉应力,并对比腹板内最大主拉应力与混凝土抗拉强度的关系,由此说明腹板产生裂缝的原因.结合实际桥梁,计算悬臂现浇法施工时四种工况下混凝土腹板应力,得出最大主拉应力为:0.67 MPa、0.32 MPa、2.76 MPa和0.98 MPa.由此说明竖向预应力能有效控制腹板混凝土的主拉应力,即为了预防混凝土腹板内部主拉应力超过混凝土抗拉强度,应在施工时先张拉竖向预应力,再张拉纵向预应力钢筋.     

竹-PVA纤维再生混凝土组合结构大棚棚架的性能研究

竹-PVA纤维混凝土组合结构拱架由T型竹胶板拱架和PVA混凝土边桁架构成。参考相关文献推荐的跨高比结合结构力学求解器试算结果确定最优拱架跨度和高度及截面尺寸,并通过反复试验确定最终边桁架混凝土配合比。为确定棚架结构的实际承载特性,对普通单栋大棚拱架进行分级加载试验,测定加载过程的应变及位移变化量。整个加载过程中组合拱架在弹性状态下工作,竖向及水平位移均不超过10 mm,最大压应变为254×10-6出现在拱架施加水平荷载侧的肩部腹板处,取抗压弹性模量为6 760 MPa,按计算可得最大压应力为2 MPa,不大于容许应力50 MPa,试验结果表明组合拱架结构可满足一般大棚的荷重使用要求。     

超高层建筑柱,梁节点的实验应力分析和有限元计算

采用三维光弹性冻结切片法,对高层建筑柱、梁节点处进行了应力分析。还利用ＳＡＰ８４结构分析软件,分别对光弹性模型和混凝土实物结构进行了有限元分析。结果表明,柱、梁节点处应力偏大,其最大应力为－３１ＭＰａ,梁的拉应力为１５ＭＰａ,并与实验结果进行了比较,应力集中区误差在２０％左右。     

CFRP加固RC梁静载荷效应的有限元模拟

目的应用非线性有限元方法模拟碳纤维复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土（RC）梁承载过程中结构的载荷效应（挠度、应力应变和承载力）．方法以4根CFRP加固RC试验梁的抗弯试验为依据，讨论了三维有限元分析模型的建立，包括：混凝土、钢筋、CFRP及CFRP和混凝土界面等单元的选择及本构关系原理。并选择了合适的裂面剪力传递系数．采用商业有限元计算软件ANSYS。模拟了4根CFRP加固RC梁加载的全过程．结果有限元模拟破坏承载力与实际破坏载荷基本接近，误差可控制在15％以内；有限元模拟压区混凝土、受拉钢筋、CFRP应变与实际测量应变在受拉钢筋屈服前基本一致；有限元模拟跨中挠度与试验测量挠度基本吻合．结论证明有限元方法可较好的预测CFRP加固RC梁的静载荷效应．     

钢筋混凝土三维非线性有限元分析的复合式模型

本文简要介绍了钢筋混凝土有限元传统模型,提出了三维钢筋混凝土结构非线性有限元分析复合式模型．该模型用不同方法处理计算钢筋混凝土拉区和压区：拉区钢筋采用杆件单元模型,压区钢筋混凝土则采用整体式模型．同时,引人了混凝土非线性本构关系和多轴强度准则．该模型可以适用于大型复杂钢筋混凝土结构的三维非线性有限元分析,并可以进一步实现应力应变全过程、混凝土裂缝等分析,且使用方便．所附算例表明,使用该模型能较好符合试验结果．     

空间曲线蝶形拱桥顶推施工的多尺度模拟分析

采用实体退化单元精确描述构件几何特征,结合多尺度建模的思想建立杭州钱江八桥全桥精细有限元模型进行施工过程仿真分析.施工阶段仅考虑自重荷载,约束条件为多跨连续梁,最大顶推跨径为94 m.分析结果表明：最大拉应力约为307.2 MPa,最大压应力约为306.7 MPa,均位于前导梁箱型截面段与双工字钢截面段的交接处,在施工过程中主桥结构未出现应力过大情形;主、副拱肋应力及变形呈现空间变化特性,截面角点应力的变化规律具有一定的对称性;主、副拱连杆对结构的受力有明显影响;主梁最大应力为-280.4 MPa,施工中主梁未出现屈服现象.     

青藏高原地区钢管混凝土拱桥大温差温度效应

为研究青藏高原地区大温差对在该地区修建的钢管混凝土拱桥的影响, 以川藏铁路拉林段藏木雅鲁藏布江特大桥为与研究对象, 进行足尺寸钢管混凝土构件温度分布监测试验, 以此验证有限元法计算的可行性, 并以此对藏木雅鲁藏布江特大桥在桥址处大温差作用下的温度场及温度效应进行研究。结果表明: 有限元法针对钢管混凝土结构的对流换热及热传导计算具有较好的适用性; 青藏高原地区冬季气温作用下钢管混凝土拱肋截面沿径向、环向产生的拉应力达到抗拉强度设计值的55%, 二者粘结截面产生的拉 应力达0. 7 MPa, 达二者粘结强度的80%, 极易导致脱粘现象的发生; 钢管混凝土拱桥在较大的年温差作用下拱脚上弦混凝土产生较大的拉应力, 且降温温差作用下混凝土拉应力问题尤为突出。     

板底脱空对水泥混凝土路面板动力响应分析

为了分析板底脱空对水泥混凝土路面板的动力响应,基于流固耦合原理建立了考虑板与板相互作用的9块水泥混凝土路面板脱空有限元模型,分析在行车荷载作用下,车辆参数(均布质量、作用面积和运动速度)、路面板参数(路面板厚度、纵横缝分布钢筋等)以及板下地基脱空(不同脱空面积、不同位置以及脱空处不同含水量)对路面结构作用力的影响;探讨了接缝处布设钢筋的9块板水泥混凝土路面结构的动态弯沉、最大弯拉应力和水压力的变化规律.结果表明:无论脱空与否板角隅处脱空区域水泥混凝土路面板顶的表面弯沉、弯拉应力明显大于纵缝脱空区域;弯沉和弯拉应力随着脱空面积的增大而增大;脱空区域不同含水量对板弯沉和弯拉应力影响不大.随着脱空面积的增大,基层脱空区域底面受水压力呈线性增长的趋势,其中板角隅处脱空区域水压力明显大于纵缝脱空区域.     

多车道荷载下组合梁斜拉桥疲劳性能分析

为了给大跨径钢-混组合梁斜拉桥抗疲劳设计提供依据,针对珠海某水道主航道桥,开展了多车道荷载下钢-混组合梁斜拉桥疲劳性能分析。首先建立全桥有限元模型,通过慢车道标准疲劳车移动荷载分析,获得最不利钢主梁、混凝土桥面板和斜拉索的具体位置。然后基于英国BS5400规范和Miner准则,考虑各车道的影响,获得了最不利钢主梁和斜拉索200万次等效疲劳应力幅以及混凝土桥面板的损伤度。结果表明:中跨455m处钢主梁和边跨ES3#斜拉索为疲劳关键部位,其运营期内200万次等效应力幅分别为61.03MPa和50.16MPa,均小于200万次疲劳破坏应力幅;塔梁结合处混凝土桥面板的疲劳损伤度为5.27×10-8,远小于1,均满足设计要求。研究成果对大跨径钢-混组合梁抗疲劳设计具有直接的指导作用。     

下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚有限元应力分析

通过对某下承式钢管混凝土拱梁组合拱桥拱脚进行空间有限元分析,通过拱脚节点的整体、局部和与系梁交接的截面应力云图,分析得出拱脚节点除在截面变化的局部区域有较大拉应力,其余以受压为主,内部应力分布均匀,结构构造设计合理;通过应力迹线分析,得出系梁刚度的加大更适合拱脚节点的受力;为了避免局部破坏,建议在设计中应注意拉力过大区域的抗裂设计,如加设钢筋网或铺设钢板等。     

钢筋浮石轻骨料混凝土偏心受压短柱承载能力的试验研究

试验表明,现行钢筋轻骨料混凝土结构设计规程(JGJ12-82)不能准确计算浮石混凝土偏心受压构件的承载能力.本文在充分考虑浮石混凝土的特性后,给出了弯曲抗压强度R_w和受压区计算高度x.并根据平面假定导出了在大、小偏心界限处极限荷载下受压区高度x_i的计算公式,以及在小偏心荷载下受拉边(或压应力较小边)钢筋应力的计算公式,提出了新的计算公式和设计步骤,从而可以只用平衡方程就能计算大、小偏心受压浮石混凝土构件的承载能力. 本文可供设计和修订规范参考.     

混凝土T梁横隔板合理截面尺寸数值分析

为研究混凝土T梁桥横隔板合理的厚度和高度,建立了56组混凝土简支T梁ANSYS有限元数值模型,对每组模型进行了施加中载和边载的受力性能分析.分析结果表明,当横隔板高度在肋板高度的54%~81%之间,且横隔板厚度不超过20 cm时,主梁跨中挠度、主梁跨中钢筋最大纵向拉应力以及中横隔板跨中板底钢筋横向拉应力均达到了较为适宜的值.因此,横隔板高度的合理值应在肋板高度的54%~81%之间,厚度合理值应在12 cm~20 cm之间,在以上范围内,具体取值应根据工程实际情况而定.     

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。     

负弯矩区钢-混凝土组合梁腹板开洞处钢筋受力性能研究

为了解负弯矩区腹板开洞钢-混凝土组合梁的内部受力钢筋的力学性能,对多个腹板开洞组合梁试件进行了试验研究和有限元分析,研究重点是洞口区域混凝土板内的钢筋受力特点和规律.试验及分析结果表明：负弯矩作用下,腹板开洞组合梁的破坏发生在洞口区,而不是弯矩最大处,洞口区混凝土板裂缝开展迅速并最终断裂,洞口处发生了明显的空腹破坏,洞口四角出现了次弯矩;在次弯矩作用下,洞口区混凝土板内的受力钢筋一部分受压,一部分受拉,钢筋的抗拉作用并没有充分发挥,其中洞口左端的上层钢筋受拉最为明显,抗拉作用较好;在合适的位置添加附加钢筋可以限制洞口上方混凝土板的裂缝开展,能够有效的提高试件的承载力和变形能力,其中在距离中心轴65 mm处添加直径为8 mm的附加钢筋时,试件的承载力和变形能力的提高效果最好.     

考虑屈曲的钢筋滞回模型

提出了一个循环荷载下考虑钢筋屈曲影响的应力应变关系模型,并在通用商业有限元平台ABAQUS中完成该材料模型的二次开发以便于工程设计应用.模型由钢筋拉压包络曲线和循环路径组成,其中,钢筋受拉包络曲线由弹性和线性硬化两个区域组成;受压包络曲线由线性弹性和随后包含非线性屈曲效应的两部分组成;循环部分遵循Ramberg-Osgood公式,但对受压循环作了一些修正以便考虑屈曲效应.而完整的钢筋循环本构模型通过结合拉压包络曲线和循环曲线获得.通过1个钢筋和3个具有不同钢筋长细比的钢筋混凝土结构模拟结果与试验结果的对比发现,所提出的模型能够合理地预示钢筋屈曲或未屈曲情况下钢筋混凝土结构的循环性能.     

大跨预应力混凝土箱梁锚固区局部应力研究

针对杭州湾跨海大桥70 m预应力混凝土箱梁大吨位钢索张拉时的结构安全性,用三维有限元方法建立了考虑锚具、螺旋钢筋以及孔道影响的精细分析计算模型,研究了锚固区混凝土的主应力分布状况以及传递机理,根据实测和理论分析结果对比,验证了理论分析锚固区应力的合理性和精度.研究结果表明,锚杯末端圆环形肋板与锚垫板共同参与预压力的传递,并在锚下形成两个局部承压区和横向崩裂区;最大主拉应力和主压应力均发生在锚垫板下侧局部区域;特殊锚具的锚下局部应力可以根据单锚受力条件进行验算,不需要考虑群锚的共同作用;张拉过程中锚具本身的应力远低于材料的屈服应力;锚垫板下侧的拉裂破坏是可能导致采用特殊锚具的大吨位预应力结构在钢索张拉过程中损伤的主要破损类型.     

地下水工隧洞围岩及钢筋混凝土岔管结构数值分析

随着高山峡谷地区大型水电工程的兴建,深埋地下水工隧洞的围岩稳定和内外水压力作用下衬砌应力变形等成为重点关注问题。从围岩开挖支护、围岩衬砌相互作用和钢筋混凝土有限元模拟等方面建立钢筋混凝土岔管段数值分析模型,以蒲石河抽水蓄能电站尾水岔管为例,分析了围岩的应力、变形问题以及混凝土岔管结构配筋和配筋后应力、裂缝开展等问题。围岩分析计算结果表明：在主、岔洞交叉处会产生拉应力,塑性区开展较深,同时主洞靠近岔洞侧和尾水支洞的两侧岩体塑性区也有较大的开展。岔管结构分析计算结果表明：正常运行工况在内水压力作用下岔管结构大部分区域存在拉应力,裂缝较大;检修工况在外水压力作用下仅在主、岔管交叉处存在拉应力区,裂缝较小。