大线间距高铁简支箱梁桥面板日照温差应力研究

我国高铁上大量使用预应力混凝土简支箱梁,日照温差荷载对混凝土箱梁桥的受力和变形具有重要的影响。针对某高铁箱梁线间距5. 3 m的不利影响,考虑预制阶段的制梁台座和存梁台座不同支承状态,展开桥面板温度荷载及混凝土应变测试。研究结果表明:当桥面升温时,桥面板上表面混凝土横向应力为压应力,下表面为拉应力;桥面板上下缘应力与温差大小呈线性关系;在实测温差荷载和设计温差荷载作用下,结构受力安全。     

日照作用对超长高层建筑结构的影响

研究了在日照温差作用下超长高层建筑结构的温度效应计算问题。在分析日照辐射作用特点的基础上 ,设计出日照温差作用温度计算工况 ,给出了日照温差作用温度计算工况参数。利用大型有限元结构分析软件 ,对郑州第二长途电信枢纽工程主体结构在日照温差作用下的整体温度变形和温度内力或应力进行了计算和分析 ,给出结构整体变形特点以及结构不同构件在日照温差作用下温度内力或应力的数值变化范围和分布规律 ,计算结果为工程设计和施工提供了参考。     

纤维增强复合材料桥面板的应用与研究

纤维增强复合材料(FRP)桥面板是在近十年来迅速发展起来的一种新型桥面结构体系,它具有耐腐蚀、重量轻、施工方便、抗疲劳性能好、耐超载性能好等优点,在欧美国家已获得较多应用.本文总结了国内外FRP桥面体系的应用和相关研究,根据FRP桥面体系的特点进行了分类,并介绍了一种国内开发生产的FRP桥面板产品及其在静载和疲劳荷载作用下的性能.     

不同特征值作用下桥面板屈曲分析

利用ABAQUS有限元软件,对桥面板进行建模分析,文中建模分析所用材料为钢材制作而成的桥面板,针对在不同特征值作用下的变形图,应力云图进行对比分析。模拟分析以第一特征值和第二特征值作用下的变形图及应力云图为例进行简单对比分析,对桥面板的屈曲稳定特性,主要包括弹性屈曲应力和弹塑性屈曲应力,进行力学分析及理论计算阐述,利用模拟得出的结果与理论公式进行验证,证明了在不同特征值作用下,桥面板的屈曲力学性能也不相同。最后介绍了各种不同因素对桥面板承载力的影响,除了自身材料及结构形式对桥面板有直接影响之外,外部条件下的荷载也会对桥面板的承载力产生较大的影响。     

FRP结构的受力性能及设计

为了促进FRP结构在新建建筑中的应用,文章以某FRP展厅为例,分析FRP结构的受力性能和设计方法。项目中FRP构件由FRP工字型肋、上下FRP表皮层和夹芯泡沫层构成,其中FRP工字型肋为结构承重构件,而由上下FRP表皮层和夹芯泡沫层构成的夹芯板为建筑围护构件。分析结果表明:FRP工字型肋作为结构承重构件,可以满足结构的变形和应力要求;正常使用状态下FRP材料处于较低应力水平,FRP承重结构设计应由变形控制;与钢构件相比,FRP构件受温度作用影响较小;FRP结构承重构件布局合理性可依据地震作用下的结构周期比进行评价;围护构件的FRP表皮层厚度可以依据夹芯板挠度理论计算确定。     

津湾广场9#楼超高层混合结构温差效应研究

研究超高层混合结构津湾广场9#楼施工期间日照温差和季节温差的温度效应。考虑太阳辐射、构件空间方位及日照时长影响,确定合理的温度计算工况。建立考虑重力二阶效应的有限元分析模型,分析对比结构变形和受力特点。结果表明:风荷载引起的结构侧向变形为剪切型变形,温差引起的侧向变形为弯曲型变形;在季节温差作用下结构竖向变形明显;在日照温差作用下侧向变形明显;50年一遇的风荷载作用下结构顶部侧移达到190mm,季节正温差和日照温差作用下,结构顶部侧移达到40mm,为风荷载引起变形的21%。     

长期荷载作用下FRP约束混凝土应力-应变关系分析模型

为研究长期荷载作用下FRP(纤维增强复合材料)约束混凝土的变形和应力-应变关系,先通过8 616个混凝土徐变数据和4 320个混凝土收缩数据的分析,选择GL2000模型和Findley模型分别作为混凝土和FRP的徐变模型;然后根据FRP约束混凝土的平衡条件和几何条件,提出了长期变形的计算方法;最后采用考虑初始应力的FRP约束混凝土圆柱的极限应力、应变计算公式,并基于Teng模型的轴向-侧向应变关系和Mander本构模型的主动约束方程,采用增量迭代方法,建立了长期荷载作用下考虑初始应力的FRP约束混凝土应力-应变关系的分析模型,并与试验结果进行了对比。研究结果表明,采用提出的长期变形计算方法和混凝土应力-应变分析模型得到的约束混凝土应力-应变曲线与试验曲线吻合较好。     

1000MW空冷凝汽器支架结构温度作用分析

空冷凝汽器支架结构属典型的钢-混凝土竖向混合结构,上部为高次超静定钢桁架,温度作用明显。采用有限元分析软件SAP2000对1000MW空冷凝汽器支架结构原型建模,分别计算了日照温差和年温差作用时结构的内力和变形,计算并分析了温度与荷载共同作用下结构的内力和变形。结果表明,日照温差作用下结构的温度自应力较小,年温差对结构的变形和内力影响较大,温度对结构大多数柱子的影响较小,对钢桁架的影响较大。根据有限元分析结果,提出了一些设计建议。     

FRP约束混凝土极限状态下破坏机理分析

FRP通过限制混凝土的侧向膨胀变形,可以有效地提高混凝土的强度和变形能力。试验研究表明被约束混凝土在极限状态随着外包FRP的断裂,内部已破损严重,出现较多碎块且可能存在滑动面。本文针对被约束混凝土极限状态下的破损,基于Mohr-Coulomb破坏条件,结合相关FRP约束圆柱体的试验研究结果的拟合分析,得到峰值强度计算模型,该模型与已有相关计算模型近似保持一致,证明了可以用Mohr-Coulomb原理解释FRP约束混凝土的破坏机理和建立其强度计算模型。该极限平衡下的破坏机理可以解释被约束混凝土在极限状态时侧向膨胀系数的可确定性。     

长期荷载作用下FRP约束混凝土偏压构件的变形影响因素分析

在以往对FRP约束混凝土压弯构件力学性能理论分析结果的基础上,研究了长期荷载作用下圆形截面FRP约束混凝土压弯构件的变形特性,分析了其主要影响因素。     

Optimisation of a prestressed fibre-reinforced polymer shell for composite bridge deck

This paper proposes a prestressed fibre-reinforced polymer (FRP) shell for composite bridge deck with FRP and concrete. Geometric parameters including cross-section shape, arch radius and number of arches were first optimised by the finite element (FE) method. A self-balancing prestressed basalt FRP (BFRP) shell system was proposed to resist the deformation under construction load and to enhance the integrated mechanical behaviour. The mechanical behaviour of the proposed FRP shell were examined under a simulated construction load. The stresses and deformations of the FRP shell were analysed during both prestress tensioning and construction loading. A static test was further conducted on the BFRP shell-concrete composited bridge deck to verify prestressing effect. The results show a corrugated cross-section with two arches on its lower flange further enhances the stiffness of FRP shell for a composite bridge deck. The prestressed FRP shell offsets the deformation under construction by the camber and exhibits more linear structural behaviour when compared to the non-prestressed BFRP shell. The stress monitored during loading indicates a superior integrated behaviour of the FRP shell and prestressing FRP laminates. Furthermore, the load-displacement relationship of prestressed composite bridge deck demonstrates a high loading capacity and small deflection at serviceability limit state.     

FRP加固钢筋混凝土圆柱侧向变形能力研究

结构变形能力定量计算是基于性能的抗震设计的重要内容,能确保结构满足不同的性能目标要求.研究纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)圆柱侧向变形能力计算方法.通过数值分析对FRP加固RC圆柱截面弯矩—曲率关系进行计算,计算结果显示截面极限曲率明显小于试验实测值,两者差异程度受轴压比控制.根据计算结果和试验结果,提...     

不同截面形式混凝土梁桥的竖向温度梯度效应分析

为分析不同规范中混凝土梁桥竖向温度梯度模式的差异,评估竖向温度梯度效应对混凝土梁桥的影响程度,总结了不同国家和行业规范中混凝土梁桥的竖向温度梯度模式,从梯度曲线形式和温度基数取值两方面讨论了效应计算结果的差异。选取了20多座不同结构体系、跨径和截面形式的混凝土梁桥,计算了在包括桥梁变形和截面应力在内的2种典型的竖向正温度梯度作用下的各项效应,与自重和汽车作用产生的效应作了对比。结果表明:不同规范的竖向温度梯度模式在梯度曲线形式和温度基数取值方面存在显著差异,它们对温度效应计算结果具有同等程度的影响; 顶部温差的影响深度越大,桥梁的变形和次生弯矩越大,考虑底部升温段时截面下缘有更大的自压应力; 不同的铺装层类型和气候条件造成桥梁温度基数取值存在差异,进而导致温度效应可能相差1.5倍～2.0倍; 相同结构体系和截面形式的中小跨混凝土梁桥随着跨径增大,自重效应占比增加,汽车和温度效应占比减小,但是温度和汽车效应的相对比例基本保持不变; 结构体系和跨径相同时,T梁的温度效应占比要比空心板和小箱梁高出0.6%～16.5%; 温度效应在一些效应类型中占有很大比例,温度作用引起的中小跨简支梁桥的变形和截面上缘应力能与自重和汽车效应相近,引起的中小跨连续梁桥的截面上缘应力能超过自重和汽车效应甚至两者总和,墩顶截面下缘应力能与自重和汽车效应相当,引起的大跨径连续箱梁桥截面上缘应力能超过汽车效应的数倍; 若考虑铺装层类型和气候条件的影响,在温度基数取值较大的梁桥上,温度效应占比可能更高。     

采动影响下大跨度煤巷耦合支护技术研究与应用

 为解决多次采动影响下大跨度煤巷支护难的问题,以高家梁矿20108工作面回风巷道为例,通过分析工程地质条件和工程岩体特性可知,20108回风巷道属于应力扩容膨胀型复合地质软岩,确定力学破坏机制为IABCIIBDIIIDA复合型变形力学机制,提出采用锚网索带注耦合支护方案。基于FLAC3D数值软件,对锚网索带注耦合支护方案进行数值计算,计算结果显示,与无耦合支护对比,屈服区域显著缩小,顶底板和两帮变形都得到有效控制。现场监测煤巷围岩变形表明,多次采动影响下煤巷两帮变形速率大于顶底板,表明两帮变形速率控制着20108回风巷道的使用功能。研究结果表明,锚网索带注耦合支护在采动影响下大跨度煤巷支护中取得良好的支护效果,数值计算表明,采动影响下大跨度煤巷采用耦合支护技术是可行的;现场监测结果也验证耦合支护技术的有效性和可靠性。     

FRP筋混凝土梁弯曲试验及设计方法探讨

利用我国自主开发的FRP复合筋加工混凝土梁式构件,采用两点加荷方式进行了弯曲试验,测定了单调荷载作用下的梁的挠度与相应的荷载关系曲线,研究了配筋率、与混凝土的粘接作用等因素对构件承载能力、变形性能的影响,分析了FRP筋混凝土梁在荷载作用下的变形特征和破坏形态,提出了FRP筋混凝土梁设计方法。     

寒区PC连续箱梁日照温度场测试与分析

对黑龙江省齐齐哈尔嫩江大桥PC连续箱梁日照温度场进行测试,分析箱梁顶板、底板、腹板温度变化规律及温差分布规律,总结得出计算箱内温度的经验公式。     

纤维增强复合材料拉挤型材桁架桥静动力性能研究

重庆市彭水县太原乡茅以升公益桥是我国第一座全部采用纤维增强复合材料(FRP)拉挤型材的桁架桥,跨度为20 m,桥宽为2.0 m。以该桥为背景,对拉挤型材性能、结构体系和连接节点进行分析。研究FRP拉挤型材桁架桥的静力和动力特性,包括在工厂预拼装后和现场使用174 d后对实桥结构进行的2次静力性能试验以及在现场进行的实桥动力性能测试,并采用SAP 2000对该桥进行了有限元分析。实测表明,FRP桁架桥具有较高的刚度和承载能力,在45%的人群设计荷载下结构变形为2.09 mm,空载状态下结构一阶竖向振动频率为10.8 Hz,有限元计算结果与测试结果吻合良好,说明可采用线弹性杆件计算分析FRP桁架桥结构。     

不同基坑开挖顺序对临近地铁车站的影响分析

结合工程实例,采用有限元法建立平面数值分析模型,研究了地铁车站两侧基坑不同开挖顺序对车站底板回弹变形的影响,并分析了不同基坑开挖顺序下车站地连墙的水平变形情况,计算结果表明:不同基坑开挖顺序引起的车站底板回弹变形不同.     

预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板的滑移

针对预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板结构特点和实际受力分析,利用弹性分析理论,建立了预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板相对滑移微分方程,并求解简支组合楼板在均匀荷载作用下的变形,以期为这类新型结构的研究积累经验。     

桁架式斜拉桥——盐水河大桥的计算结果分析

湖北省盐水河大桥为单塔斜拉式桁架桥。通过建立桥梁空间模型,计算了3种荷载组合下上弦杆、下弦杆、中腹杆、拉腹杆和压腹杆等杆件的应力及弯矩,给出了不同荷载组合下桥梁墩、台的支撑反力,列出了考虑活载作用后不同位置处杆件及桥面的位移变形计算结果。桁架受力分析结果说明斜拉桁架具有明显的斜拉桥特性;通过支座反力分析,采用预先施压方法有效解决桥台负反力问题。最后简单介绍了该桥的施工方法。