都汶公路彻底关大桥桥墩抗滚石冲击防护研究

都(江堰)-汶(川)公路是进出5?12汶川地震极重灾区的生命通道,横跨岷江两岸的彻底关大桥桥墩在5?12汶川地震中被左岸崩落的滚石击中而倒塌,经过恢复重建,新建彻底关大桥于2009年5月12日建成通车。2009年7月25日凌晨4：40左右,岷江右岸高位危岩发生大面积崩塌,巨石再次将彻底关大桥砸毁。经调查,岷江两岸山体存在多处危岩,极有可能再次发生滚石砸毁大桥的灾难性事件。为此,研发一种新型桥墩抗滚石冲击垫层结构,采用非线性有限元对桥墩受滚石撞击过程进行数值模拟研究,考虑滚石撞击过程中材料非线性、几何非线性和接触非线性以及桥墩中的横向箍筋和纵向钢筋的影响,结果表明所采用的垫层防护装置能够有效地缓冲滚石的冲击,大幅度提高桥墩抗滚石冲击的能力,按此思路设计的桥墩防护结构已经竣工3 a,运行效果良好。     

非杆系钢筋混凝土结构配筋设计方法

针对当前非杆系钢筋混凝土结构配筋设计过程中“弹性应力图形法”无法对材料非线性特征、裂缝形态和钢筋应力等进行分析的不足,提出三维弹性有限元和二维非线性有限元方法相结合的复合型配筋设计方法。通过对复合型方法中“弹性应力等效原则”和“平面子结构理论”的研究,从理论上论证了复合型设计方法的可行性和合理性,给出了具体的技术路线和计算分析流程,并通过程序开发解决了三维弹性有限元计算结果和二维非线性有限元模型之间过渡环节数据管理和传递的问题。将此方法应用在龙滩导流隧洞进水口结构和苏通大桥桥墩承台结构配筋设计和优化中,对不同配筋情况下结构的裂缝形态、裂缝宽度、裂缝深度和钢筋应力等进行了深入研究,并以此得出了最优的配筋设计方案。     

高架桥柔性桥墩线性稳定分析

鉴于柔性实体桥墩在桥梁工程中得到越来越广泛的应用,本文运用ANSYS软件,建立了实体桥墩有限元模型,对柔性实体桥墩进行了线性失稳分析,进而为高架柔性桥墩非线性稳定分析和实际工程设计提供参考。     

局部外包钢管钢筋混凝土桥墩力学性能分析

运用大型有限元软件ABAQUS对局部钢管约束钢筋混凝土桥墩的有限元计算模型进行低周反复荷载作用下全过程的非线性有限元分析,通过分析滞回曲线、骨架曲线及等效刚度退化曲线的特点发现,局部钢管约束钢筋混凝土高桥墩具有很好的延性性能,可以作为桥墩延性抗震设计的一种备选方案。     

局部使用钢纤维混凝土桥墩抗震性能研究

以提高桥墩的抗震能力为总的研究目标,通过对钢纤维混凝土的力学性能试验和总结已有的研究成果,提出了适用于桥墩的约束钢纤维混凝土的本构关系曲线。在运用有限元计算软件建立材料非线性的桥墩计算模型,进行推倒分析之后,得出了使用钢纤维混凝土可以有效地提高桥墩延性的结论。然后,提出了在桥墩中局部使用钢纤维混凝土的设想,并建立模型进行计算,发现在桥墩的局部合理使用钢纤维混凝土,所达到的提高延性和全部使用钢纤维混凝土的桥墩相似。最后,对于桥墩中使用钢纤维混凝土合理长度的取值,也进行了理论分析和建议。     

钢管桩式桥墩防撞设施研究

阐述了船舶撞击桥墩的危害性及桥墩防护的必要性,并对桥墩的防撞装置进行了系统的分类和评述,总结目前国内外桥墩防撞装置的优缺点,并给出了关于防撞装置的设计思路,研究了国内外船桥碰撞和桥墩防撞装置的情况,以及防撞墩非线性有限元分析方法。     

钢筋混凝土桥墩纵筋非线性失稳长度计算方法

为了评估钢筋混凝土桥墩的极限水平位移，根据塑性铰区变形特性，合理确定塑性铰区长度是非常重要的。本文基于有限元分析，从理论上给出了桥墩根部纵筋失稳时的长度，并与实验结果进行了比较。通过纵筋失稳分析结果，提出了考虑到材料非线性时桥墩纵筋失稳长度的简化表达式。     

一座典型无梁板桥的结构分析

结合某广场四座无梁板桥中较为典型的三号桥，分别利用MIDAS和桥梁博士进行有限元分析，对结果进行对比校验；并探讨了对结构有限元分析时桥墩桩边界条件的简化处理、钢纤维混凝土作为上部结构材料的应用，提出了处理方法。     

钢结构非线性分析研究

论述了几何非线性和材料非线性的基本理论,介绍了非线性分析中运动与变形的关系,给出了运用有限元进行结构非线性分析时材料非线性的应力-应变关系,介绍了非线性方程的求解方法,通过对一个具体的框架结构工程实例进行分析,验证了对结构进行非线性分析的方法,可得,考虑材料的非线性时,结构的承载能力低于考虑材料弹性状态极限承载力,为实际工程提供了参考。     

配筋加气混凝土结构的非线性有限元分析

利用大型有限元软件ANSYS对配筋加气混凝土结构进行分析,主要考虑了模型的建立、材料的本构关系及破坏准则;并提出了对ANSYS结构非线性有限元的分析过程;最后,通过具体实例对试验值与计算值进行比较,得出有限元软件ANSYS不仅可以对配筋加气混凝土结构进行非线性有限元分析,还可以弥补传统方法的不足。     

钢桁架拱桥非线性稳定性分析

在经典地考虑材料和几何非线性的稳定理论上,采用通用有限元分析软件SAP2000分析了一座钢桁架拱桥,计算结果表明,几何非线性对其稳定性影响很大,同时材料非线性也不可忽视。     

材料非线性对独塔斜拉桥静力分析的影响研究

综合考虑几何及材料非线性的影响,利用有限元分析软件ANSYS,建立了吉林市临江门独塔斜拉桥实体单元有限元模型,对斜拉桥关键部位进行了非线性静力分析,结果表明,考虑材料非线性影响后塔梁固结处及主梁的应力和位移平均增大10％,索应力最大相差20％,因此对于中小跨度斜拉桥应考虑材料非线性的影响。     

悬索桥的几何非线性问题及其有限元分析

首先简述了几何非线性的基本理论,介绍了国内外在几何非线性有限元法方面的研究进展,并分析了其求解的一般过程。最后对一大跨度悬索桥进行施工全过程有限元模拟。结果表明,几何非线性效应对大跨度悬索桥的施工影响显著,在悬索桥的设计分析中必须充分考虑。     

大跨度悬索桥索塔非线性稳定分析

针对某大跨度悬索桥高达195.3 m的主塔,采用通用有限元软件ANSYS10.0建立三维有限元计算模型,分析了几何非线性和材料非线性对主塔稳定性的影响,计算结果表明,几何非线性和材料缺陷对主塔的稳定性影响明显,在设计计算中要考虑受风荷载后的非线性稳定性。     

钢筋混凝土拱桥面内极限承载能力的非线性分析

建立了平面杆系UL列式的几何非线性与材料非线性耦合分析方法 ,并编制非线性分析程序。采用所编的程序对文献 [2、 6]提供的两个模型拱进行了计算分析 ,通过对拱桥结构的非线性屈曲分析 ,给出了拱顶挠度-荷载的关系曲线 ,可以看到拱桥结构的屈曲与压杆失稳是有差异的 ,拱结构在极值荷载点没有明显的屈服台阶 ,挠度 -荷载曲线在达到峰值点立即进入下降段 ;在对模型拱进行几何与材料非线性分析中 ,可以看到模型拱的极限承载能力主要受材料非线性的影响     

动载作用下的大跨度双层斜拉桥组合梁桥面响应分析

采用全三维精细建模方法,建立了轻轨车辆及大跨度双层斜拉桥的耦合振动分析有限元模型,模型考虑了几何和材料的非线性,单元与节点数超过百万。采用接触均衡的并行计算方法在上海超级计算机曙光4000A上进行求解,解决了模型较大带来的计算困难。通过对车辆单向运行及双向汇车运行两种工况的仿真,分析了斜拉桥组合梁桥面关键部位桁架节点受力状态,得出了主、边跨中桥面节段的动力响应特性。     

考虑时变因素修正的混凝土斜拉桥换索前初态模型

为准确掌握混凝土斜拉桥换索施工前的索力和主梁受力状态,建立的换索施工前的初态分析模型,需要对其运营期间混凝土收缩徐变、预应力索应力松弛、恒载性超载等因素产生的影响进行评估。而混凝土弹性模量、徐变、收缩及预应力筋松弛等因素具有与时间历程和应力历史紧密关联的材料非线性特征,采用有限元增量分析是合理的选择。为此,在时间历程划分的基础上,推导了考虑材料徐变、松弛、收缩影响的弹塑性有限元求解方程,建立了时间增量步内单元计入徐变、收缩、松弛影响的数值函数表达式,给出了斜拉索损伤刚度修正的具体措施和恒载性超载影响计入的分析方法,建立的初态模型分析技术进一步改善了混凝土斜拉桥运营期的桥梁状态评估方法。     

大跨径拱桥拱轴线参数对几何非线性影响研究

针对目前拱桥非线性研究现状,对钢管混凝土劲性骨架拱桥改变其参数的1 000多个模型,用ANSYS有限元程序进行线性和非线性分析,并进行比较分析,得出拱桥的拱轴线参数对几何非线性的影响,为此类桥型设计提供经验。     

Deteriorating beam finite element for nonlinear analysis of concrete structures under corrosion

A three-dimensional reinforced concrete (RC) deteriorating beam finite element for nonlinear analysis of concrete structures under corrosion is presented in this study. The finite element formulation accounts for both material and geometrical nonlinearity. Damage modelling considers uniform and pitting corrosion and includes the reduction of cross-sectional area of corroded bars, the reduction of ductility of reinforcing steel and the deterioration of concrete strength due to splitting cracks, delamination and spalling of the concrete cover. The beam finite element is validated with reference to the results of experimental tests carried out on RC beams with corroded reinforcement. The application potentialities of the proposed formulation are shown through the finite element analysis of a statically indeterminate RC beam and a three-dimensional RC arch bridge under different damage scenarios and corrosion penetration levels. The results indicate that the design for durability of concrete structures exposed to corrosion needs to rely on structural analysis methods capable to account for the global effects of local damage phenomena on the overall system performance.     

Impact protection of bridge piers against rockfall

The Dujiangyan-Wenchuan highway serves as a vital passage to and from the region severely damaged by the 5.12 Wenchuan Earthquake in China. Chediguan Bridge is located on the highway and spans the Minjiang River. During the earthquake, the bridge was severely destroyed by rockfalls. Although the bridge was subsequently rebuilt and opened to traffic on May 12, 2009, it was destroyed again on July 25, 2009 by rock avalanches that had been located perilously high on the right bank of the Minjiang River, and caused deaths, casualties, and roads being cut off. A subsequent investigation revealed multiple perilous rocky areas on the massif along the Minjiang river bank, indicating an extremely high risk of another rockfall hazard, which could, again, lead to damage to the bridge and a further disastrous outcome. To mitigate the rockfall hazard to the bridge, a new flexible, energy-dissipating crashworthy device for bridge piers is developed to withstand the impact of rockfall. Numerical simulations using nonlinear finite element analysis was carried out to simulate the rockfall impact process on bridge piers. The following influencing factors during the impact process were taken into account: material nonlinearity, geometric nonlinearity, as well as contact nonlinearity. The results show that the new protective structure of bridge piers can effectively buffer rockfall impacts and significantly improve the anti-impact capability of the bridge piers.