某大跨拱桥车桥耦合振动及行人舒适度分析

以某大跨度飞燕式钢管混凝土拱桥为研究对象,采用车桥耦合振动计算软件VBC,对桥梁结构在车辆作用下的动力响应情况进行分析,并对桥上行人舒适度做出评价。结果表明,密集流作用下桥梁振动最剧烈,拥挤流作用下桥梁振动响应次之,阻塞流作用下桥梁振动响应最小;自由流作用下该桥振动响应峰值存在明显间隔,且峰值响应较大,表明该桥对车致振动敏感,该桥人行道上行人舒适度评价结果为没有不舒适。     

基于行波效应飞燕式钢管混凝土拱桥地震分析

为研究大跨度飞燕式钢管混凝土拱桥在地震行波效应作用下损伤,以主跨280m飞燕式钢管混凝土拱桥为桥梁样本,以台湾集集地震动记录作为地震样本,采用数值模拟方法,对桥梁样本在地震动样本作用下损伤进行了研讨。为使行波效应在桥梁样本上更为显著,地震动样本选取含有较高长周期脉冲的近断层地震记录。结果表明：在一致地震作用下,桥梁样本满足设计抗震要求;在计入行波效应下,桥梁样本不能很好的符合“小震不坏”的设计原则;总体来说计入行波效应桥梁损伤会增加21%左右。     

大跨径钢管混凝土拱桥缆索吊装非线性分析

建立了大跨径拱桥吊装的空间有限元模型，采用随动坐标迭代法，计入几何非线性的影响因素,基于优化理论，建立了缆索吊装扣索力的优化数凄模型；采用前进分析方法，对大跨径钢管混凝土拱桥吊装施工过程进行分析。以某主跨368m钢管混凝土拱桥为工程算例，验证了文中方法的有效性。计算结果表明，考虑几何非线性影响后，计算得到的吊装控制点偏差值小，计算精度高。     

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。     

混凝土薄壁箱梁高温冲击模式及时变效应研究

针对混凝土薄壁箱梁的耐火性能,综合考虑火灾高温下影响钢筋混凝土结构性能的多种参数,密度、导热系数、比热容以及混凝土的初始湿度,给出含有潜热函数的高温冲击模式,利用数值模拟程序分析了火灾高温下混凝土薄壁箱梁的温度分布,研究了荷载比、保护层厚度对ISO834标准火灾升温过程中混凝土薄壁箱梁变形的时变效应规律。研究表明：保护层厚度、荷载比和火灾时间对混凝土薄壁箱梁挠度影响较大;增加混凝土保护层厚度,可有效提高火灾下混凝土薄壁箱梁抵抗竖向变形的能力,并且保护层厚度与挠度之间保持非线性关系;挠度随荷载比的提高呈非线性增长趋势;火灾时间越长,挠度递增幅度越大。     

大跨中承式钢管混凝土拱桥极限承载能力

分析了大跨中承式钢管混凝土拱桥在设计荷载工况作用下的静力失稳全过程,对其受力特性及破坏机理进行了探讨,并对桥面系非保向力作用对结构稳定性的贡献进行了讨论。结合ANSYS软件的分析功能,对一360 m跨的中承式钢管混凝土拱桥进行了荷载工况-恒载+全跨双向汽车荷载+全跨双向人群荷载+风荷载-作用下的极限承载能力分析,通过内力、变形等指标描述了算例的静力失稳全过程。分析结果表明,结构达极限荷载时发生的面外失稳破坏属于典型的极值点失稳问题,在此过程中,桥面系对拱肋的非保向力作用对结构面内、外刚度均有贡献,且在拱肋弹性受力阶段贡献更大。     

大跨钢管混凝土拱桥混凝土自调载灌注方法

为改善大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注期间结构受力和变形,基于拱肋应力和变形影响线,提出一种自调载灌注方法. 推导了拱圈加权弯矩能同混凝土龄期的理论公式,提出以分阶段成桥与一次成桥设计状态加权弯矩能差异最小为目标优化灌注间隔,避免已灌混凝土过早承载. 应用ANSYS自带的APDL语言,针对新龙门大桥开发了专门的灌注仿真程序,展开钢管混凝土拱桥分段灌注优化分析. 结果表明:所提出的自调载灌注法应用于钢管混凝土拱桥灌注施工是合理可行的,基于拱肋应力和变形影响线确定的灌注方案,可实现此类拱桥灌注过程中结构变形和应力的自控制;以分阶段成桥与一次成桥设计状态加权弯矩能差异极小为目标建立的优化方法,可合理确定大跨径钢管混凝土拱桥分段灌注的起灌时间. 相比临时扣索、水箱压重等调载方法,自调载灌注方法可减少施工辅助工艺,降低工程建设总造价.     

车桥耦合系统桥面破损动力效应分析

借鉴了路面平整度的概率模型,提出了桥面破损激励下的计算模型,并建立了车桥耦合振动方程。通过对16 m简支梁桥在桥面破损的影响下进行了动力效应计算,分析了桥面破损激励对车桥耦合系统的影响,讨论了公路桥梁结构的动力效应随车辆行驶速度、桥面破损位置的变化而呈现的变化规律。     

基于蒙特卡罗法的大跨钢管混凝土拱桥结构可靠度分析

以一座大跨钢管混凝土拱桥为例,采用Midas/civil程序建立了桥梁有限元模型,分析了大跨钢管混凝土拱桥拱肋、吊杆等主要构件承载能力极限状态下的作用组合值,并建立了各主要构件的功能函数表达式;基于MATLAB程序,采用蒙特卡罗法对大跨钢管混凝土拱桥各主要构件可靠度进行了分析。结果表明:在正常使用条件下,该大跨钢管混凝土拱桥拱肋、吊杆等主要构件承载能力极限状态下的可靠度指标均大于5.2,满足规范目标可靠度要求;相比而言,吊杆可靠度指标最低,拱肋次之,而横梁、立柱和桥面板的可靠度较高。     

单向荷载作用下钢管混凝土拱桥的稳定性

钢管混凝土拱桥在我国有了较快的发展，它有桥型美观，跨度大的特点，其失稳形态多为面外半波失稳。本分析了在水平荷载作用下，不同横向连续系对大桥稳定性的影响。     

大跨中承式钢管混凝土拱桥的横撑布置

对大跨中承式钢管混凝土拱桥常用的X撑及米字撑的合理间距进行了探讨。鉴于结构自振频率、振型及弹性稳定系数的求解均可转化为源自结构动力平衡方程的特征值问题,先以结构基频及弹性稳定系数为衡量标准,对一座360 m跨的中承式钢管混凝土拱桥可能的米字撑及X撑布置方案进行了分析对比,并据此提出了X撑及米字撑的合理间距。按照布撑区域相等、横撑体系材料用量相近的原则,提出4个布撑方案,并分别进行了极限承载能力分析。结果表明,结合模态分析及弹性稳定性分析确定结构参数的方法可行;对于本文的360 m跨的中承式钢管混凝土拱桥,采用X撑即可满足刚度要求,且能获得更为轻巧的视觉效果。     

大跨中承式钢管混凝土拱桥的自振特性及稳定性

对一大跨中承式钢管混凝土拱桥分别进行了自振特性分析及稳定性分析,研究了设计荷载、拱肋矢跨比、拱面内倾角对大跨中承式钢管混凝土拱桥自振特性、弹性稳定性及弹塑性稳定性的影响。研究表明,降低拱肋矢跨比或将拱面内倾均可有效改善大跨钢管混凝土拱桥的横向面外刚度,提高结构的面外振动频率,并使结构稳定性呈现不同的变化规律。综合考虑自振特性及弹性稳定性两种分析结果比单纯依靠自振特性分析结果评价结构参数取值更合理。本文讨论的360m跨度中承式钢管混凝土拱桥矢跨比宜在1/4附近取值,拱面内倾角度不宜超过10°。     

大跨度钢管混凝土双肋拱桥侧倾稳定性研究

根据径向荷载作用下双肋组拼圆弧拱的几何方程、物理方程,考虑结构的总体变形能和构件的局部变形能,利用最小势能原理推导拱桥结构在竖向均布荷载作用下的侧倾稳定临界力的近似解析解,讨论了横撑设置、横撑刚度等因素对稳定性的影响.结合六座大跨度钢管混凝土双肋拱桥在施工阶段和营运阶段的稳定性有限元分析结果,探讨了横撑形式与类型对双肋拱桥的稳定系数和失稳模态的影响规律,对该类桥梁的横撑设置提出了参考建议.     

基于神经网络的钢管混凝土拱桥可靠度计算

由于在大型复杂结构可靠度分析时存在的功能函数不能显式表达,因此采用基于神经网络的响应面法来研究大跨度钢管混凝土拱桥结构的可靠度.运用均匀设计方法确定试验样本点,进行确定性有限元分析,通过获得的训练样本进行神经网络训练,确定神经网络的结构和参数,并结合常规的可靠度分析方法在神经网络响应面上进行可靠度分析.计算结果表明,引入了均匀设计方法的神经网络可以很好地模拟复杂结构的真实响应,该方法运用于大跨度钢管混凝土拱桥结构的可靠度分析是可行的,且具有较高的效率和精度.     

钢管混凝土中内配钢骨与混凝土黏结性能试验

为研究钢管混凝土中内配钢骨与混凝土黏结性能,共进行了18个钢管混凝土试件的推出试验.研究了两种内配钢骨与混凝土界面黏结机理和黏结应力分布规律,采用正交试验分析获得了各因素对黏结强度的影响规律,并基于实测数据提出了黏结强度经验计算式.试验结果表明:内配工字型钢和内配钢管的黏结应力-滑移曲线均包括3个阶段,即胶结段、非线性初滑移段和滑移段;影响工字型钢极限黏结强度的因素主次关系为工字型钢截面尺寸、黏结长度、混凝土强度,其极限黏结强度随工字型钢截面尺寸和混凝土强度增大而增大,而随黏结长度增加而减小;影响内配钢管极限黏结强度的因素主次关系为内配钢管截面尺寸、膨胀剂掺量、黏结长度,其极限黏结强度随内配钢管截面尺寸和膨胀剂掺量增大而增大,随黏结长度增大呈减小趋势;峰值荷载下两种钢骨的黏结应力分布曲线均呈负指数分布,其中工字型钢翼缘外侧平均黏结应力约为腹板的1.77倍;钢管混凝土中内配钢管与混凝土黏结性能优于内配工字型钢;与其他学者成果的对比证明本文黏结强度计算式具有较好适用性.     

钢管混凝土构件受力性能数值研究

分别以钢管混凝土三维有限元法和纤维单元法的应力-应变关系推导出了适于梁单元的应力-应变关系。以这两种方法得到钢管混凝土应力-应变关系,应用于梁单元法进行数值计算,分别对工程中最常出现的钢管混凝土轴压构件及偏压构件进行了计算,并将计算结果与已有的试验结果进行了比较。结果表明:以纤维单元法得到梁单元应力-应变关系在进行钢管混凝土构件数值分析时能取得理想的结果;以三维有限元法得到梁单元应力-应变关系,应用于方截面钢管混凝土构件时计算结果理想,而应用于圆截面钢管混凝土构件时与实验结果相比偏差较大。     

中承式钢管混凝土拱桥拱肋施工技术的研究

钢管拱拱肋是钢管混凝土拱桥关键的构件，通过对保定市4号桥钢管混凝土拱肋的制作、安装、混凝土浇注等施工的关键技术进行研究，得出了对于实际工程具有参考价值的几点结论．     

钢管混凝土的等效本构关系研究

在总结现有钢管混凝土本构关系分析的基础上,将钢管混凝土简化为同一尺度的横观各向同性体来研究,并在弹性条件下利用应变能相等原理得到了宏观弹性系数,同时根据试验结果假设进入弹塑性阶段后各模量为二次抛物线变化,建立了钢管混凝土这种组合结构新的等效本构关系.并结合具体算例研究了弹性条件下材料强度变化和含钢率对各模量的影响,同时与前人的研究结果进行了比较,结果表明,该本构关系具有理论依据明确,参数易确定,能很好地反映组合构件材料物理性能的优点,为钢管混凝土结构进一步进行数值分析奠定了基础.     

钢管混凝土柱的承载能力分析

通过对12根钢管混凝土轴压短柱承载力的试验,研究了该种构件承载力的组成及钢管对混凝土的约束效应,分析了各阶段构件的承载能力,认为:钢管混凝土柱的计算可分为使用阶段和极限承载阶段,并提出了相应的推荐公式,理论计算与试验结果吻合较好,可用于指导工程设计.     

缆索吊装斜拉扣挂法在钢管混凝土拱桥施工中的应用

以浙江象山县三门口跨海大桥北门桥为例,重点介绍了可移动索鞍式缆索吊机的组成系统及无支架缆索吊装斜拉扣挂法的施工方法、施工工艺及拱肋线形控制技术,并指出了缆索吊装斜拉扣挂法较传统安装方法的改进之处．