大跨度斜拉桥索塔锚固区钢-混凝土结构竖向受力机理的有限元法

在斜拉桥索塔锚固区的钢-混凝土组合结构中,钢锚箱是通过剪力钉把大部分的斜拉索竖向分力传递给混凝土塔柱的,但两者之间的竖向传力机理相当复杂。在引入了连续化的分析方法后,使分析问题得到了简化,推导了体现组合结构竖向受力特性的基本微分方程,利用有限元方法的基本理论得到单元刚度矩阵与荷载矩阵。该文还考虑了钢-混凝土索塔锚固区施工过程的收缩与徐变效应,更好地反映了结构的实际受力特性。为验证该方法的有效性,通过工程实例与复杂的三维有限元方法进行比较,其计算结果非常相近,但该方法比三维有限元方法简单而省时,能够为实际设计提供参考。     

斜拉桥钢-混凝土结合梁的受力性能试验研究

斜拉桥钢-混凝土结合主梁的受力特点与常规结合梁有所不同。针对江津观音岩长江大桥钢-混凝土结合梁,设计并制作了1∶2大比例试验模型,对其进行了单项荷载与承载力极限状态荷载组合的加载试验,测试了试验模型主要断面的应变分布情况;结合有限元分析,对斜拉桥钢-混凝土结合梁的受力性能进行了研究。结果表明：斜拉桥结合梁承受较大弯矩时,截面上的应变并非线性分布,不满足平截面假定;轴力作用的加入能够有效抑制斜拉桥结合梁在弯矩作用下的滑移趋势,相比于常规结合梁,其钢与混凝土交界面的相对滑移量会更小;有限元分析结果与模型试验结果吻合较好,具有足够的工程精度;在该文所研究的斜拉桥主梁中,轴力主要由混凝土板承担,弯矩主要由钢梁承担。     

浅谈建筑工程中的钢-混凝土组合结构设计

介绍了钢-混凝土组合结构的类型,进而分析了各类钢-混凝土组合结构的特点,指出了钢-混凝土组合结构在设计方面的一些要点,指导以后的钢-混凝土组合结构的工程实践。     

上海长江大桥索塔钢锚箱模型试验研究

上海长江大桥斜拉索与索塔锚固采用结构形式新颖的钢锚箱式锚固结构,最大斜拉索索力达到1127t,钢锚箱板件数量多、构造复杂,在强大索力作用下结构的受力性能值得关注。介绍了该索塔中钢锚箱节段模型试验,得到了钢锚箱板件的应力分布,总结了钢锚箱板件间的传力机理。通过有限元数值计算结果与试验结果的对比分析,验证了数值计算方法的准确性。试验结果和数值计算结果表明:钢锚箱在强大索力作用下,板件应力分布复杂,不均匀程度严重,在1倍设计索力作用下钢锚箱处于弹性状态,但有部分位置的应力超过了规范规定的设计强度值,即使在1.7倍设计索力作用下,钢锚箱仍能继续承载,没有出现明显的变形。建议对于钢锚箱这样的结构在不过多降低结构安全储备情况下可以适当利用部分钢材的塑性。     

薄壁钢-混凝土组合结构研究现状

薄壁钢-混凝土组合结构,是由冷弯薄壁型钢或薄壁钢管和混凝土的组合构件形成的一种新型结构形式。它具有轻钢结构的优点,同时混凝土的存在改善了薄钢板的稳定性,增强了结构的防火性能,具有施工方便、工期短等优点,适用于中、低层房屋。     

铁路钢-混凝土结合梁动力系数试验研究及参数分析

以抗剪连接度为参数设计了2片钢-混凝土简支结合梁,对车辆模型以不同速度和重量过梁时的动力响应进行了测试;采用ANSYS软件建立了车桥模型,分析了行车速度、结合梁跨度、车桥频率比、车桥质量比、栓钉抗剪连接度等参数对结合梁桥动力系数的影响。结果表明:随车辆速度的增加,结合梁动力系数呈共振和消振交替上升趋势;动力系数随车桥频率比的增大而增大,随结合梁跨度、栓钉抗剪连接度和车桥质量比的增大而减小,车桥质量比越小,动力系数下降速度越快。所有参数中,结合梁跨度和车桥频率比对动力系数的影响最大。     

钢箱梁斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构的试验研究

斜拉桥的索梁锚固结构受力集中、构造复杂。介绍了锚拉板式索梁锚固结构的特点及其在大跨斜拉桥中的应用,通过对广东湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固结构进行足尺模型静力试验,得到静力荷载作用下锚拉板式索梁锚固结构各测点应力。结合有限元分析和模型试验结果,分析了锚固结构的应力分布及传力机理,锚拉板式索梁锚固结构的设计方案及制造工艺得到了验证。根据Von.Mises强度理论,对锚固结构的承载能力做出了评价,得出一些有益的结论。     

两座大型斜拉桥索塔锚固区模型试验及对比研究

简要介绍了两座大型斜拉桥（南京长江第二大桥南汊桥和润扬长江公路大桥北汊桥）索塔锚固区的节段足尺模型试验，研究了索塔锚固区的抗裂安全系数和极限承载力；同时，还对索塔锚固区预应力索的合理布置形式、索塔节段模型对索塔整体的仿真效果等进行了研究，对于斜拉桥索塔设计具有理论指导意义和实用价值。     

新型海上超大型钢-混凝土组合箱式浮体平台结构设计与分析

钢-混凝土组合结构在大型海上人工岛的建设中具有重要的应用价值和发展潜力。该文针对传统钢结构和混凝土结构用于超大型海上浮式平台的不足,提出一种新型超大型钢-混凝土组合浮箱式平台结构,并总结了该类结构整体方案的设计流程。为实现设计流程中的水弹性力学分析,在开源水动力学程序包NEMOH的基础上基于Fortran语言开发了三维水弹性响应计算程序包THhydro,并采用日本学者Yago和Endo的试验结果验证了程序的准确性。通过水弹性响应分析与结构强度分析,对新型超大型钢-混凝土组合浮箱式平台进行了整体结构方案设计,并与传统钢结构方案设计结果进行了对比讨论。结果表明：组合结构应用于海上超大型浮式平台具有可行性;在吃水深度和应力控制水平相当的情况下,组合结构平台相比传统钢结构平台可显著降低结构用钢量;钢与混凝土之间的配比会显著影响结构用钢量和载重量等指标;波浪产生的结构效应占总效应的比例达20%~60%,可见可靠的水弹性力学分析对该类结构设计非常重要。最后,对组合结构应用于超大型海上浮式平台仍需进一步开展的研究工作进行了展望。     

组合索塔锚固区钢牛腿-塔壁作用机理分析

为揭示钢锚梁式组合索塔锚固区受力机理, 基于连续弹性介质层法, 推导了钢牛腿壁板-混凝土塔壁连接件作用剪力的理论计算式;通过三维弹簧元模拟焊钉连接件的作用, 对实桥索塔锚固区进行混合元分析, 验证了理论计算式的合理性。研究结果表明：由上节段钢锚梁累加竖向压力引起的钢壁板-塔壁连接件作用剪力在最底节段达到80kN;钢壁板上、下节段全连接时, 与上、下节段全分离及三节段一联比较, 底节段连接件作用较大集中剪力;各节段连接件作用剪力随钢壁板厚度、连接件抗剪刚度增加而增大。     

考虑桥塔风场效应的斜拉桥抖振时域分析

与以往的抖振时域分析中仅模拟主梁风场不同,本文则同时模拟了主梁风场和桥塔风场,探讨了桥塔风场效应对主梁及桥塔抖振响应的影响,计算中采用了风洞中实测的紊流风速谱。空间相关性是影响桥梁抖振响应的一个重要因素,在杭州湾跨海大桥风洞试验中,对风洞空间相关性进行了测量研究,并在风场模拟时将衰减因子取为实测值。数值计算结果与风洞试验结果进行了对比,吻合较好,分析比较还表明:考虑桥塔抖振效应会显著增大桥塔的横桥向抖振响应,而对桥塔的顺桥向振动以及主梁振动影响不大。     

钢箱梁斜拉桥索梁锚固区的抗疲劳性能试验研究

广东湛江海湾大桥采用锚拉板式索梁锚固结构,锚拉板式锚固结构存在严重应力集中,特别是在运营活载作用下的抗疲劳性能值得关注。介绍了锚拉板式索梁锚固结构的特点及其在大跨斜拉桥中的应用,对湛江海湾大桥锚拉板式索梁锚固结构的足尺模型疲劳试验进行介绍,结合理论分析和疲劳试验结果,研究循环荷载作用下锚拉板式索梁锚固结构的抗疲劳性能,对锚拉板式索梁锚固结构耐久性做出了评价。     

空间刚架结构钢-混结合段疲劳性能试验研究

为了解空间刚架结构钢-混结合段的疲劳性能,按照几何、物理及边界相似准则设计了1∶2的大比例试验模型,进行了设计寿命期内疲劳加载,测试了疲劳加载过程中钢-混结合段结构主要构件以及焊缝、剪力键的应力及变形情况。试验结果显示：空间刚架结构钢-混结合段在疲劳荷载作用过程中的应力水平较低,应力分布基本无变化,钢与混凝土相对滑移量很小;疲劳荷载作用后钢结构、混凝土结构无表观裂纹,超声波探伤结果表明疲劳荷载作用后钢结构焊缝无超标缺陷;结合段顶部钢与混凝土之间的界面粘结被破坏,但由于剪力键的作用,钢与混凝土的最大相对滑移量为0.036mm;该空间刚架结构钢-混结合段具有良好的疲劳性能。最后从疲劳性能的角度对钢-混结合段的合理构造设计进行了讨论。     

钢-混凝土组合梁抗剪研究中的塑性分析方法

为了研究钢－混凝土组合梁正弯矩区的组合抗剪性能,本文对16根密实截面钢－混凝土组合梁的组合抗剪性能进行了试验研究。在试验研究中,为了分离组合梁各抗剪部分承担的剪力,需要计算钢梁腹板所承担的剪力。本文介绍一个钢梁腹板在塑性流动阶段的剪应力计算方法,并且该方法还能判断钢材是否进入强化阶段。为了验证这一方法的正确性,作者还进行了2个纯钢梁试件的抗剪试验,试验结果与计算值吻合良好。     

三塔斜拉桥抖振的耦合行为研究

三塔斜拉桥较为柔性,振动模态较为密集,对风更为敏感.以京沪高速铁路南京长江大桥为工程背景,基于多模态耦合振动分析理论,对三塔斜拉桥抖振的耦合性能进行了研究.分别采用多模态耦合抖振分析方法和非耦合的单模态SRSS(Square Root of Sum of Squares)方法对结构在设计风速下的抖振响应进行了分析,将两种分析方法所得抖振响应的均方根及功率谱密度函数进行比较.为明确模态间的耦合关系,进一步分析了结构抖振响应随参与分析模态数的变化情况.分析结果表明:三塔斜拉桥抖振响应存在明显的多模态耦合效应,模态间的耦合作用将增大结构的抖振响应.对于大跨度桥梁的精细化分析,抖振的耦合行为不容忽视.     

润扬大桥北汊斜拉桥钢箱梁的局部应力测试与分析研究

在大跨斜拉桥扁平钢箱梁应力计算的误差分析基础上,提出了扁平钢箱梁局部应力分析的两体系计算方法。根据扁平钢箱梁的构造特点分别建立整体结构尺度模型和局部构件尺度模型并采用子模型法进行跨尺度模型的衔接。以润扬斜拉桥的扁平钢箱梁为例,计算了车轮荷载作用下的钢箱梁局部应力响应,并与润扬斜拉桥成桥静载试验结果进行了比较,验证了该方法的有效性,并在此基础上系统地总结了大跨斜拉桥扁平钢箱梁在车辆载荷作用下的工作行为与受力性能。     

杭州湾南航道独塔斜拉桥抗风性能试验研究

杭州湾大桥为目前世界最长的跨海公路大桥,主桥包括南航道和北航道两座大跨度桥梁,抗风稳定性是控制主桥设计和施工的主要因素。采用单梁法力学计算模型对杭州湾南航道独塔斜拉桥成桥状态及施工状态进行动力特性分析,并通过节段模型风洞试验方法进行了测振试验和静三分力试验,即可测定颤振临界风速、气动导数、涡激振动响应、抖振响应和静力三分力系数,据此分析评估该桥的抗风性能。风洞试验结果表明:该桥具有较好的抗风稳定性。     

基于组合单元的混凝土斜拉桥结构分析

组合单元是一种针对钢筋混凝土结构数值计算而产生的单元形式,是对原有实体等参元的继承和拓展,能够分别考虑混凝土和钢筋各自对单元刚度矩阵的贡献。在计算该单元刚度矩阵时,只在单元内有混凝土的区域内积分,可计算出混凝土刚度矩阵;又采用独立的空间杆单元模拟在单元内部的钢筋,建立钢筋刚度矩阵;而两者又通过自由度变换的方法有机的结合在一起,形成一种新的单元形式。和常规的实体单元相比,该单元具有:网格划分自由;能够以较少的单元模拟复杂的结构形式;尤其在计算混凝土收缩、徐变效应时,可以考虑钢筋的阻碍作用;再通过引入用于辅助单元,可以实现对现代化大跨径混凝土桥梁仿真分析的全桥建模。经吉林省西昌混凝土斜拉桥静载试验实测数据对比分析,该单元能够准确的计算出结构变形,其应力、应变等各项指标也能满足工程精度要求。