天津保定桥索塔锚固区钢锚箱空间分析

天津保定桥为独塔单索面钢箱梁斜拉桥,索塔锚固区采用钢锚箱结构。本文建立空间实体单元有限元模型,对索塔锚固区钢锚箱结构的应力状态和应力分布规律进行仿真分析。采用非线性接触方法模拟了钢锚箱中承压板与锚垫板之间的紧压密贴关系。结果表明,在最不利荷载组合作用下,钢锚箱的应力分布合理,索力传递流畅,承载力满足设计要求。最后提出了改善索塔锚固区受力性能的构造措施。     

斜拉桥索梁锚固区钢锚箱参数设计和力学性能分析

斜拉索与钢箱梁之间锚固区的结构复杂,索梁锚固区安全性是整体结构安全可靠的前提。通过对索梁锚固区钢锚箱建立有限元模型进行参数设计,分析研究钢锚箱主要构件钢板的厚度、开孔空间尺寸、削坡坡度变化和承压板倒角的设置等对锚箱结构受力的影响。结果表明:合适厚度钢板满足结构强度和刚度要求,同时有利于焊接质量和经济性;承压板倒角可以有效减小应力集中;开孔空间尺寸适度保证了施工操作需要,同时对孔周应力影响较小;削坡可以保证加劲板端部应力过渡平顺均匀。 更多还原     

大跨斜拉桥预应力索塔锚固区受力机理及试验

为保证斜拉桥索塔锚固区受力可靠,基于受力特征和平面框架分析模型,推导了不同受力阶段预应力小半径大吨位环向U型预应力索塔锚固区控制截面环向应力的计算公式．结合实际工程,建立空间有限元模型,并进行预应力索塔锚固区斜向加载的足尺模型试验,得到了预应力施加阶段、正常使用阶段和非对称加载阶段塔壁的应力分布规律,通过与试验结果进行对比,验证了本文提出公式的适用性．研究结果表明:斜拉索水平力主要由环向预应力筋承担,非对称受力对锚固区受力影响不大,所提出的简化方法可为索塔锚固区设计提供参考．     

异型钢箱混凝土索塔锚固区空间力学行为研究

为了掌握异型索塔钢锚箱在索力作用下的受力性能和应力分布,以某主跨555m长的三塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥为工程背景,通过ANSYS中APDL命令流参数化编程,分别采用空间实体单元与壳单元建立了不同的索塔钢锚箱有限元模型,对索塔锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究,并考虑了在不同加力方式下钢锚箱应力状态和分布特点。结果表明:在最不利荷载组合作用下,采用初应变加力方式,在锚垫板与承压板位置处应力较集中;采用均布力加载方式下,实体单元与壳单元计算结果较为吻合,能真实反映钢锚箱受力状态,但壳单元角点接触部位易出现应力计算失真。此计算结果为设计提供依据,对同类型的桥梁设计有一定的设计参考价值。     

大跨度斜拉桥索塔锚固区应力分析

斜拉桥拉索锚固区是索塔受力的关键部位,在斜拉索大吨位拉力及预应力共同作用下,受力十分复杂,保证其结构安全、受力合理是斜拉桥建造过程中的关键问题.运用实体有限元方法对某斜拉桥索塔锚固区进行空间应力分析,对比分析了3种不同工况下锚固区的受力特点及应力分布规律.分析结果表明,采用环向井字形的水平预应力束配置形式是合理的;在1 265 MPa的张拉控制应力下,各铜束应力都已经相当接近1 116 MPa,说明了预应力钢束的强度已经充分发挥,不宜再提高张拉控制力.     

钢箱梁斜拉桥耳板式索梁锚固结构应力分布

为确保钢箱梁斜拉桥耳板式索梁锚固结构布置合理及受力安全,对这类关键构造部位在斜拉索索力作用下的应力大小及其分布规律进行研究.针对杭州湾跨海大桥北航道桥主桥钢箱梁索梁锚固节点,采用室内1∶3缩尺模型试验和空间有限元仿真分析相结合的方法,研究该型式索梁锚固结构传力途径及其各板件应力分布规律,并评价该结构构造的承载性能.实验与理论分析结果表明,这种索梁锚固构造在正常使用荷载作用下各板件应力分布合理、传力明确,在极限荷载下安全可靠.     

自锚式悬索桥主缆锚固区空间应力分析

目的对典型的锚固区局部节段进行分析,以解决自锚式悬索桥主缆锚固区结构复杂,平面杆系程序无法把握锚固区复杂受力状态的问题,为桥梁设计和施工提供参考依据．方法运用MIDAS／FEA建立浑河景观桥锚固区局部有限元模型,分析最不利索力设计值下的局部应力状态及不同荷载下的极限承载力．结果锚固区在主缆索力T=50000kN作用下,产生的最大位移为4．91mm;锚垫板的索孔周围的von Mises应力在110MPa左右．随着荷载的增加,锚固区von Mises应力不断增大．当索力为设计荷载的3．5倍时,锚固区各板件的应力均达到了468MPa以上,位移最大值为24mm．结论主缆锚固区各构件的刚度和强度均满足要求,锚固区的极限承载力为设计荷载的3．5倍,结构的安全系数较高．     

上海长江大桥索塔锚固区整体空间分析

运用大型有限元软件对包括混凝土基座在内的上海长江大桥整个索塔锚固区结构建立了索塔整体空间模型并进行了详细的受力分析,合理考虑了塔壁混凝土的开裂效应,分析得到了钢锚箱与混凝土塔的协同工作机理以及剪力钉的受力特性,根据计算结果提出了一些对索塔结构设计有意义的结论及建议.     

超高索塔锚固区泵送钢纤维混凝土的制备

为了提高索塔锚固区混凝土结构的抗裂性能和力学行为,经过优化混凝土基体组成和纤维外形与尺度,制备了索塔锚固区专用的钢纤维混凝土材料.该钢纤维混凝土不仅能够一级泵送到高达300m索塔上,而且该钢纤维混凝土能大幅度降低后期的干燥收缩,提高混凝土基体的抗拉强度和韧性.通过弯曲梁的抗裂性试验和索塔锚固区的足尺模型试验发现:由于钢纤维的加入,使混凝土梁的抗裂度提高了近40%;用该钢纤维混凝土浇筑的拉索锚固区,在受荷时其开裂裂缝的宽度、长度和贯穿裂缝的数目均比用对比混凝土浇筑的相应部位小得多.因此,优选出的钢纤维混凝土不仅能够满足索塔锚固区的要求,而且能够应用到其他受力复杂的区域.     

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.     

斜拉桥索梁销铰连接锚固区空间应力分析

索梁锚固区是斜拉桥受力的关键部位，受力集中且复杂，一般的平面分析很难反映实际的应力分布,简要介绍了舟山桃天门大桥斜拉索钢箱梁销铰连接模型试验和有限元数值分析，对箱梁各构件的应力大小和分布进行了研究．结果表明，斜拉索钢箱梁通过销铰连接，不会在连接区附近箱梁的顶板、腹板、底板等构件上引起明显的应力集中，不必对箱梁锚固区进行额外的加强，销铰连接是一种可靠而又简洁的斜拉桥索梁连接方式．     

CRCP端部锚固性能参数影响规律分析

为了分析CRCP参数对端部锚固性能的影响规律,基于结构力学的基本理论,按照位移法的基本思路,建立了综合考虑路面板与锚固地梁联合受力的CRCP在温度荷载作用下的位移和应力表达式.通过对该公式的分析,得出了各参数对端部锚固位移、端部锚固力和端部锚固地梁最大弯矩的影响规律.     

波浪腹板工形梁支承加劲肋设计方法研究

为解决波浪腹板工形梁支承加劲肋设计问题,进行了受力机理的研究,根据受力状态的不同对加劲肋进行分类,并采用ANSYS进行了有限元模型的数值分析;将波浪腹板对加劲肋的约束作用简化为等效约束长度的平腹板,将支承加劲肋转化为在腹板平面内失稳的轴压构件并计算其稳定性;通过参数分析,揭示了等效约束长度与腹板幅长比及腹板高厚比相关,进而建立了单侧与两侧约束情况下等效约束长度的计算公式。结果表明：与平腹板工形构件不同,波浪腹板工形构件的腹板面外刚度增大,但腹板沿构件轴向刚度变小,因而对加劲肋的面外约束不足,需要重新评估加劲肋在集中荷载作用下的稳定性计算;提出的波浪腹板工形梁支承加劲设计方法具有较好的安全性和经济性。     

大吨位CFRP拉索的锚固性能及安装参数研究

研究了大跨斜拉桥用大吨位CFRP拉索的锚固问题和超长拉索带来的特殊安装问题。通过有限元分析方法建立了变刚度荷载传递材料(LTC)锚固系统和斜拉索安装系统的非线性模型。锚固性能方面,优化了荷载传递介质的弹性模量、长度、内锥角、受荷端厚度、界面摩擦系数,并进行了强度校核。拉索安装方面,研究了锚具修正角、拉索两端索力差值和拉索变形等关键参数,并对长度为1 085 m的钢拉索和CFRP拉索的安装参数进行了对比。结果表明:变刚度荷载传递材料减小了锚固区的应力集中。依据各部分材料性能要求,得到了拉力为15 000kN CFRP拉索锚固系统的设计参数,包括钢套筒长度1 000 mm,直径424 mm,壁厚40 mm,内锥度为5°和采用45#高强度结构钢;荷载传递材料加载端半径40 mm,各区段弹性模量取值范围为1～2 GPa(LTC-1)、4～7GPa(LTC-2)、15～25 GPa(LTC-3)、30～40 GPa(LTC-4);各区段荷载传递材料选择为树脂与石英砂混合物(LTC-1和LTC-2)、聚合物砂浆或者高性能混凝土(LTC-3和LTC-4)。拉索安装方面,得到CFRP拉索的锚具修正角、拉索两端的索力差值、拉索变形。对于最长的拉索,主塔锚固点与主梁锚固点的锚固力差值,CFRP拉索是钢拉索的1/6;锚具修正角与拉索长度为正相关,并且CFRP拉索锚具修正角仅为钢拉索的1/4;与钢拉索相比,CFRP拉索的垂度小,锚具修正角减小1°,更利于拉索安装。     

钢管混凝土拱桥锚箱式索梁锚固结构疲劳性能研究

为研究锚箱式索梁锚固结构的抗疲劳性能是否满足设计要求,结合马道口钢管混凝土系杆拱桥,利用有限元软件MIDAS/FEA对钢锚箱结构的受力状态进行理论计算分析,并进行了钢锚箱的足尺模型疲劳试验.结果表明:锚箱构件的应力受吊杆定位精度以及索力值的影响较大,实际施工过程中,必须精确定位安装吊杆锚固体系;经过200万次的循环加载后,锚箱构件所有测点的应力值都满足规范有关钢结构疲劳强度的要求,锚箱结构具有一定的抗疲劳安全储备.     

高预紧力后张法全长锚固支护力学分析

针对深部巷道采用加长或全长锚固锚杆支护时,锚杆的锚固段整体受力不均、抗剪切承载能力低以及无法适应其大变形等问题,提出了高预紧力后张法全长锚固支护方法,通过建立高预紧力后张法全长锚固支护力学模型,对高预紧力后张法全长锚固支护的受力特征和支护围岩承载能力进行了理论计算和现场应用分析,并与传统加长、全长锚固支护方法进行了对比。研究结果表明:高预紧力后张法全长锚固支护方法具有高预应力支护与全长锚固支护的优点,在全长锚固的基础上使预高于金立紧力向围岩内传递,与传统加长、全长锚固支护方法相比,高预紧力后张法全长锚固支护方法锚固段的剪应力分布更加平缓;有利于锚杆预紧力在围压中扩散,增大围岩压应力区范围,改善锚固围岩特性;配套采用研发的高预紧力减摩托盘提高锚杆预紧力,可形成更有效的锚固围岩承载结构。     

某冰壶馆钢屋盖结构设计与分析

某冰壶馆钢屋盖结构采用单层网壳加张弦梁的杂交体系,单层网壳与张弦梁共同受力,形成良好的空间传力体系。本文详细介绍了其钢屋盖的结构构成和受力特点,并对张弦梁的撑杆高度、拉索直径及拉索预张力的大小进行探讨,从而确定合理的结构布置形式。采用有限元软件对结构进行了静动力分析、极限承载力分析以及抗连续倒塌分析,对类似结构的设计提供有益的参考和借鉴。     

斜跨钢拱桥索梁锚固区主梁腹板加劲肋优选

为了进行斜跨钢拱桥索梁锚固区主梁腹板内侧加劲肋的优选,以张家口某斜跨拱桥为研究对象,通过比选确定正确的计算单元和合理的计算梁段长度,采用有限元分析软件Ansys对锚箱式索梁锚固结构进行研究,并全面分析构造细节如加劲肋形式对锚固区各方面的影响。经分析得到腹板内侧焊接对应于锚固板和承压板的斜向加劲肋时,螺栓容易布置;焊接竖向加劲肋时,施工方便,二者都能满足分散应力的要求。     

单层大跨超高厂房钢管混凝土柱肩梁的有限元分析

国家电器产品质量监督检验中心采用的是四肢钢管混凝土格构柱结构,格构柱上下柱连接节点双向肋板加劲式穿心板肩梁;针对此工程中肩梁节点利用大型有限元分析软件ANSYS进行建模计算,并考虑了穿心板厚度和加劲布置方式对肩梁极限承载力及破坏形态的影响。结果表明,肩梁腹板厚度是影响肩梁抗剪受力性能和破坏模式的关键因素,而加劲布置方式只在有限范围内提高肩梁的承载能力和改善其传力机理。     

徐州和平大桥斜拉索的索力测试

徐州和平大桥是徐州第一座独塔双索面斜拉桥,是连接徐州新老城区的黄金通道.基于风雨的腐蚀及风振疲劳等因素会影响拉索的寿命及索力大小,并直接影响桥梁的受力状态,首先推导出环境风载激励下拉索的横向振动方程,用分离变量法求得拉索索力与其振动频率的关系式,然后利用TST5927无线索力测试分析系统采集拉索在风振作用下的时域信号,通过频谱分析得到拉索的振动基频.根据推导的索力公式及索力相关资料,计算得到所测拉索的索力.结果表明,离塔中央较远的拉索,其横向振动基频较小,索力较大.