混凝土拱桥拱上建筑轻型化研究

制约混凝土拱桥向更大跨度发展的主要问题是结构自重大和施工架设困难。为提高混凝土拱桥的竞争力和促进该桥型的进一步发展,以420 m跨径的重庆万州长江大桥为工程背景,通过桥道系连续化和采用组合结构代替原有混凝土结构等方式来进行混凝土拱桥拱上建筑轻型化研究。与原设计在静力性能和地震响应分析的比较结果表明,桥道系连续化对减轻拱上建筑结构自重的效率较低,其静力性能与抗震性能提高也不大;而采用组合结构可使得拱上建筑结构自重减轻35%,拱脚轴力和弯矩分别降低了16%和17%,三向地震作用下的拱脚横向弯矩和拱顶横向位移分别减小了13%和18%,拱脚纵向弯矩、轴力分别降低了45%和44%,具有可行性。     

钢管混凝土拱桥抗震研究进展

结合几座钢管混凝土拱桥的动力测试和有限元动力计算结果,分析了钢管混凝土拱桥的自振频率、振型及阻尼等动力特性,论述了钢管混凝土拱桥地震响应的特点,并对今后钢管混凝土拱桥的抗震性能研究提出建议.     

钢管混凝土哑铃型梁试验

进行了两根钢管混凝土哑铃型梁的试验.本文介绍了试验模型、试验装置与试验方法,并对试验结果进行了分析.     

钢管混凝土拱均匀温差设计取值研究

以一座钢管混凝土桁拱为研究对象,应用经实桥实测温度场验证的有限元方法和三个不同区域实测环境温度,通过对计算合龙温度、有效温度和温差设计取值方法精度的计算以及温度次内力与有限元理论值差异的对比分析,研究了钢管混凝土拱均匀温差设计取值问题。研究表明,福建省地方建设标准《钢管混凝土拱桥技术规程》推荐的计算合龙温度公式可推广至全国其他区域;对于有效温度,可取当地最高气温作为最高有效温度,最低日平均气温或当地最低气温作为最低有效温度。     

钢管混凝土拱桥收缩次内力计算

针对管内混凝土收缩会在钢管混凝土超静定拱中产生次内力,根据钢管混凝土拱的结构特性,提出了2种钢管混凝土拱收缩次内力计算方法——解析法和有限元法,并采用这2种计算方法对9个钢管混凝土拱桥实例进行分析.结果表明:2种方法均可用于计算钢管混凝土拱桥的收缩次内力,但采用等效降温15℃～20℃的解析法计算得到的收缩次内力较采用有限元法直接计算的收缩次内力大了50％以上;若采用等效降温的解析法计算,等效降温值还有待于进一步研究.     

钢管混凝土格构柱偏心受压面内极限承载力分析

应用钢管混凝土结构设计规程,对钢管混凝土格构柱偏心受压试件进行面内整体承载力计算。计算结果与试验值相差较大。规程在计算换算长细比时采用加法来考虑剪切变形的影响,对于长细比较小的构件,将过度考虑剪切变形对承载力的不利影响,且出现承载力几乎不随构件长细比的变化而变化的不合理现象。在借鉴国外钢格构柱计算方法的基础上,提出采用放大系数法来计算钢管混凝土格构柱的换算长细比,所得极限承载力与试验值吻合良好。     

三维杆系结构的几何非线性有限元分析

为了更准确地描述杆系结构的几何非线性性能,建立了一种基于三维梁单元有限元分析的计算方法。引入了考虑两方向曲率和扭转角变化的坐标转换矩阵来描述任意增量下的单元平移和转动;采用了包括轴向变形和扭转的非线性项的刚度矩阵来考虑高阶非线性项的影响。应用广义位移控制法进行增量迭代,编制了相应的三维梁单元非线性计算程序NL_Beam3D。通过对几个例子进行的分析,验证了该方法可较好地考虑结构几何非线性。     

钢管混凝土(单圆管)单肋拱空间受力试验研究

进行了钢管混凝土(单圆管)单肋拱空间受力全过程的试验研究。研究表明,在面内和面外荷载共同作用下,面内的受力性能对初始缺陷的敏感性要大于面外受力;面外变形是钢管混凝土单肋拱极限承载能力的主要控制因素;与面内受力相反,空间受力时,几何非线性成为钢管混凝土拱的非线性性能与极限承载力的主要影响因素,材料非线性降为次要的影响因素。对应用通用程序进行钢管混凝土拱空间受力双重非线性有限元分析进行了探讨。     

波形钢板钢管混凝土柱的极限承载力

提出了波形钢板钢管混凝土柱的有限元分析方法,采用正交异性板来模拟波形钢板。应用ANSYS通用程序对算例进行了分析,并应用有限元方法分析了偏心率、长细比2个主要参数对波形钢板钢管混凝土柱极限承载力的影响。结果表明:可采用稳定折减系数和偏心率折减系数相乘的计算公式来考虑二者对波形钢板钢管混凝土柱极限承载力的影响,其中偏心率折减系数可采用《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS 28:90)的计算公式;稳定折减系数应将换算长细比乘以考虑柱肢的钢材型号和混凝土强度等级的材料修正系数,然后采用《钢管混凝土结构设计与施工规程》(JCJ 01—89)的稳定系数计算方法。     

钢管混凝土拱桥技术状况检测与评定

以某钢管混凝土拱桥为研究对象,开展常规外观检查和桥位水质调查,分别应用《城市桥梁养护技术规范》(CJJ 99—2003)和《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)对桥梁的状况进行评估。结果表明:该桥评定状况分别属于D级和三类桥,需要进行中修;2个规范中缺乏与钢管混凝土拱桥有关的专门条款,存在着不足之处;虽然2个规范对该桥的评定结果相近,但是在上部结构、下部结构和桥面系的状况指数、权重方面存在着一定的差异,其一致性方面的检验还有待更多桥例的验证。