桥梁结构数值分析2020年度研究进展

随着计算机技术不断发展及计算理论研究的深入,数值分析方法成为分析桥梁结构力学行为的主要方法。通过桥对梁结构的数值模拟,能获得在各种复杂作用下的力学行为和响应,在效率和适应性方面远高于解析方法和模型试验。以近年来相关的研究文献成果为基础,对数值分析技术在桥梁结构分析中的应用及最新研究成果进行综述。重点关注与桥梁结构主要力学行为分析相关的有限元数值模拟相关的理论与方法,对桥梁结构数值化模拟方法中梁的理论最新研究方向、主流的非线性分析方法与技术、桥梁结构材料的多种数值化本构模型研究进展,桥梁结构腐蚀环境下力学性能的时效性、耐久性评价的有限元方法,以及基于梁理论组合结构的数值模拟方法等成果进行综述,对这一领域需要进一步研究和解决的问题进行讨论及展望。     

基于柔度的网格截面非线性梁单元

梁单元材料非线性有限元求解时,材料进入非线性阶段后,难以通过梁理论准确描述截面的应力状态,该文据此提出了基于柔度法和分布式塑性理论的梁单元材料非线性方法-网格截面法,这种方法采用平面等参单元将梁单元网格化,由单元轴向积分点位置截面网格积分点的应力描述单元截面应力分布,并通过对截面网格材料的积分得到积分点位置的截面刚度,并运用基于柔度的有限元方法,通过力插值函数和能量原理得到梁单元的柔度矩阵,进而对柔度矩阵求逆以计算单元刚度矩阵。同时讨论了该方法在进行结构材料非线性有限元分析时的优越性。最后通过算例验证了上述结论。     

钢筋混凝土梁非线性有限元分析方法

针对钢筋混凝土结构有限元分析中,材料进入非线性阶段后,难以通过梁理论准确描述混凝土截面和钢筋应力状态的问题,提出了基于柔度法和分布式塑性理论的钢筋混凝土梁单元材料非线性方法——网格截面法。这种方法采用平面等参单元将梁单元网格化,由单元轴向积分点位置截面网格积分点的混凝土应力描述单元截面应力分布,同时考虑钢筋对刚度的贡献,并通过对截面网格材料的积分计算积分点位置的截面刚度矩阵,再利用力插值函数和能量原理得到梁单元的柔度矩阵,进而对柔度矩阵求逆计算单元刚度矩阵。通过算例验证该方法在钢筋混凝土承载力分析时的准确性。     

大跨度预应力混凝土连续梁桥施工线形控制

大跨度预应力混凝土连续梁桥一般都采用分节段悬臂浇筑的自架设体系进行施工,由于施工过程的复杂性以及混凝土材料性质、环境条件的非确定性,必然造成各施工节段标高的不确定变化,影响成桥线形。因此,对其进行线形监控是必须的。以长松大桥为例,用M IDAS软件建立计算模型,分析计算其立模标高,为高程控制提供依据。     

嘉韶大桥刚性铰内部支座试验研究

参考有限元分析结果,对实桥进行缩尺和简化,模拟刚性铰及内部支座的实际工作环境,进行刚性铰模型试验.实验表明在受力复杂的工作环境下,聚四氟乙烯材料滑板的耐磨性稍优于超高分子量聚乙烯滑板支座,带球铰的滑板支座优于不带球铰的滑板支座.设置调节支座间隙的装置、增大滑板接触面的面积,可提高支座耐磨性,改善刚性铰的运动工作性能.