基于有限元的在役桥梁纵向刚度修正法

根据平截面假定及有限元基本原理,推导梁桥纵梁刚度分段求解方程组.文章利用静力测试参数稳定、可靠、准确的良好属性,借助室外实梁试验,修正桥梁纵向刚度,验证算法的有效性.结果表明:该算法推出的纵梁刚度与实际刚度吻合良好;可计算纵梁由于各类损伤所带来的刚度缺失,有效锁定损伤范围,估算损伤程度,判别纵梁整体损伤状况.经对比分析...     

简支体系实际刚度分布推算方法

以正确识别简支梁桥实际刚度分布为目标,建立了集中荷载作用下单梁区段刚度与挠度间的关系方程组,结合位移互等定理推导了全梁多区段的实际刚度分布表达式;建立了标准双轴车与三轴车移动过桥时其跨中挠度曲线向集中荷载作用影响线转换的关系方程,从而凭借双轴车与三轴车低速行驶过桥时采集的跨中挠度时程曲线推导简支梁桥纵桥向的实际刚度分布状况,分析全桥实际病害分布范围及损伤程度;编制了配套计算软件,对比验证了桥梁刚度分布识别算例与相关研究资料。研究结果表明:由于损伤原因的多样性及复杂性,简支梁各区段损伤程度各不相同,梁体实际刚度分布沿纵桥向呈非线性变化,不宜采用设计规范提出的全梁整体刚度作为在役简支梁桥运营过程中局部损伤和病害的评判计算标准;给出算法得到的简支梁桥纵桥向实际刚度分布与实际工程受损情况吻合良好,可应用该方法快速、真实、可靠地反映在役桥梁整体损伤状况,锁定简支梁桥损伤范围并正确估算其损伤程度。     

简支变连续法加固双T形铁路桥梁的力学性能

针对既有铁路桥梁承载力以及横向刚度不足造成的振动响应过大问题,提出一种联合使用改变结构支承体系、体外预应力和增加横隔板的加固方法。采用有限元软件ANSYS和多体动力学软件Universal Mechanism对加固前后的桥梁进行数值模拟和动力分析。研究结果表明:重力式桥墩对于梁体性能的影响很小,因此可以建立无桥墩的桥梁有限元模型以提高计算效率;增设预制横隔板可以增加梁体的刚度和承载力,但数量和厚度超过一定程度则会削弱加固效果;简支变连续的纵向加固法对提高刚度和承载力效果显著,而纵向和横向联合加固效果更佳;联合加固方案可以有效减小横向振幅,这与梁体刚度的增加程度密切相关。     

既有重载铁路典型桥梁结构自振特性分析

以朔黄重载铁路线上一座典型32 m双线预应力混凝土简支桥梁为研究对象,采用经过验证的整桥模型,分析该桥的自振特性,探讨预应力和梁体横向连接等参数对重载铁路桥梁系统自振特性的影响规律。研究表明,预应力的布置形式及大小对整桥系统的自振频率均有较大影响,对振型没有影响;横隔板的刚度对桥梁结构的横向自振特性影响较大;改变横隔板的分布位置及数量、增加横隔板的厚度能有效提高梁体的横向自振频率,从而增强梁体横向刚度。研究成果可为既有重载铁路桥梁的加固及设计提供重要参考。     

动力作用下钢箱连续梁桥有限元模型修正

针对施工和使用阶段过程中,桥梁结构的受力状态不断变化,以及使用阶段多种载荷对桥梁上部结构的作用使桥梁上部结构受力状态不断变化的问题,采用有限元软件对桥梁上部结构进行分析,建立与实际情况更接近的有限元模型,更准确的模拟不同作用力对桥梁上部结构的影响.提取环境激励法下桥动态测量值作为目标函数,以纵向弹簧刚度、横向弹簧刚度、底板纵向加劲肋厚度、顶板厚度作为修正参数,对连续刚构梁桥进行模型修正.结果表明:修正后有限元模型的动力特性与实测结果的误差仅为3%,修正后的结构有限元模型可以为大桥损伤监测、整体评价以及深入研究提供可靠依据.     

用钢板贴合加固法提高混凝土梁的承载能力

随着通过量及载重量的不断迅速增长,对承载其运行的桥梁的破坏性愈加增大,加之桥梁设计、施工等方面的各种原因,梁体的刚度、承载能力愈加不足。钢板贴合加固法在不影响运营的同时,快速有效地对梁体进行加固处理,提高其承载能力,被广泛的应用到既有桥梁的加固补强之中。     

桥梁伸缩缝病害分析

桥梁的热胀冷缩、收缩、徐变、活载的作用等均能引起梁体的纵向变形,导致梁端发生纵向位移.为满足这种变形,就需在梁端与桥台之间和桥面非连续处设置构造缝,并安装能满足梁端伸缩变形及受力要求的装置,这种构造缝及伸缩装置即为桥梁伸缩缝.伸缩缝长期暴露于空气中,且频繁承受车辆荷载的冲击,在频繁冲击作用下使得原本较薄弱的梁端更容易破损,雨水积留于破损空隙,更加速了混凝土的破坏,形成恶性循环,从而导致伸缩缝的变形破坏,使行车舒适性降低,噪音增大,而且雨水还会通过伸缩缝渗入梁体,危及桥梁及行车安全.     

空心板梁桥铰缝疲劳损伤试验及评估方法研究

为研究混凝土空心板梁桥铰缝在疲劳荷载作用下的损伤规律,设计了三梁两铰缝结构体系的疲劳试验。对板梁挠度、裂缝开展、铰缝两侧的挠度差以及横向开合等进行了分析,提出了可以评价铰缝损伤状态的损伤系数,并在实际桥梁上进行了应用与分析。研究结果表明：在疲劳荷载作用下,铰缝性能劣化以及梁体的刚度退化趋势均具有“快-慢-快”的特点。在约15%的寿命周期中,铰缝开始全线渗水,但铰缝横向传力能力仍较强;在此以后约75%的寿命周期中,铰缝损伤发展较缓慢;在最后约10%的寿命周期里,铰缝传力能力快速下降,梁体损伤迅速,铰缝接近失效。通过对实际桥梁进行试验验证,证明所提损伤系数评价铰缝所处的损伤状态是可行且有效的。     

预应力混凝土梁桥火灾损伤分析与评定

为了分析火灾后预应力混凝土梁桥结构损伤,评定灾后桥梁安全性,本文根据应急管理要求,制定了火灾后混凝土梁桥检测评定工作流程,归纳了重点和难点。首先,通过火场调查、混凝土外观检查和烧失量检测,推定构件表面最高温度。然后,采用有限元法分析桥梁构件温度场,并探讨不同温度下混凝土材料性能损伤劣化规律,提出火灾后混凝土构件截面损伤等效代换方法,给出了截面损伤量化公式。最后,结合桥梁静载试验结果,对火灾后预应力混凝土梁桥安全性能进行评定。结果表明:三面受火下混凝土T梁马蹄处温度场成指纹线分布,且温度沿着深度方向成非线性递减,有限元法计算得到的梁体表面温度与外观检查、烧失量推定结果基本一致。当量升温时间为60 min时,混凝土损伤沿表面深度逐渐递减,预应力钢筋工作性能未发生明显改变,火灾对梁体整体刚度影响不大。本文所提出的构件温度场检测分析方法和截面损伤等效计算方法可为类似桥梁火灾后检测评估提供参考。     

顶升工艺在城市立交桥纠偏加固工程中的应用

本文结合广州市东风路至先烈路立交桥加固工程,针对旧桥由于长期超负荷运行,梁体刚度不足等原因导致的连续梁错位偏转的病害,介绍了采用顶升施工工艺使梁体回复原状,同时加固桥梁支承体系,加强梁体抗扭刚度的具体处理方法。     

新型竹—木—GFRP夹层梁的受弯性能试验

为研究竹—木—GFRP夹层梁的受弯性能,设计以泡桐木作为芯材,竹、GFRP作为面层的夹层梁试件,对夹层梁试件进行了等芯材厚度和等梁高两组四点弯静载试验,得出各试件的破坏现象、破坏荷载并绘制荷载—位移曲线。研究结果表明:竹材部分替代GFRP作为面层的一部分,可降低成本,防止加载点处局部破坏;设置泡桐木纤维沿梁长度方向有利于提高夹层梁的受弯性能;芯材厚度不变的情况下,竹材加固夹层梁有极高的性价比,而使用GFRP面层则能显著提高夹层梁的弯曲刚度;梁高不变的情况下,夹层梁的弯曲刚度、极限荷载分别随竹材与GFRP厚度的增加而增大。竹—木—GFRP夹层梁跨中截面应变分布基本满足平截面假定。换算截面法可作为竹—木—GFRP夹层梁应力计算依据,使用考虑剪切变形的铁木辛柯梁理论计算竹—木—GFRP夹层梁的跨中挠度有着不错的精度。     

钢筋混凝土连续梁的变形计算

为比较准确地确定钢筋混凝土连续梁纵向各点的挠曲变形 ,在总结工程实践中计算梁跨中挠度方法的基础上 ,提出计算连续梁纵向挠曲线的共轭梁法 ,此方法考虑了连续梁刚度沿梁长变化及相邻跨荷载对挠曲线的影响。与单位力法相比 ,基于计算机的共轭梁法一次就能够求得连续梁的挠曲变形分布曲线 ,并能迅速得到其最大挠度     

基于有限元与小波变换的弹性地基梁损伤识别方法研究

采用转角模态的小波分析方法研究了带刚度下降损伤段的弹性地基梁损伤识别问题.利用有限元分析求解带刚度下降段的模态参数,建立了基于转角模态小波变换识别弹性地基梁损伤的方法.以两端简支弹性地基梁为例,分别给出了地基梁无损伤、梁单独损伤、梁和弹簧同时损伤且损伤位置不同的有限元模型,计算得到了结构的转角模态,并通过转角模态小波分析来识别弹性地基梁内刚度下降段的位置.从识别结果发现,存在随机噪声的情况下,运用了转角模态小波变换方法,仍能识别出地基梁的刚度变化截面.数值算例证实了该方法的有效性和稳健性,研究结果对实际工程中的结构损伤诊断提供参考.     

两步法编织复合材料矩形截面杆件的刚度系数

根据层合板类推原理和一阶剪切变形位移理论分析了两步法编织复合材料矩形截面杆类构件的弹性性能，导出了该类构件的拉伸、弯曲、扭转、剪切以及各种耦合刚度系数的计算公式     

预应力钢-混凝土组合双向楼板的非线性有限元分析

利用非线性有限元方法，对预应力钢－混凝土组合单向楼板和双向楼板进行了空间受力全过程分析，并通过改变预应力筋配置进行了参数讨论，分析结果说明，相对于钢－混凝土组合单向楼板，组合双向楼板的承载力可以提高133％，刚度可以提高66％，而施加预应力后，承载力还可以继续提高，钢－混凝土组合双向楼板是一种非常有前途的结构形式。     

轴向变刚度矩形截面梁的弹性及弹塑性弯曲?

假定矩形截面梁的材料为非均匀的各向同性的理想弹塑性材料, 其弹性模量、屈服强度以及梁的高度均是梁轴向坐标的函数, 忽略剪切对变形及屈服的影响, 在小变形前提下研究轴向变刚度梁的弹性及弹塑性弯曲问题. 导出了截面高度及材料的弹性模量沿梁长度方向按照特殊函数变化时梁弹性及弹塑性变形的解析解. 采用微分求积法实现了抗弯刚度任意变化时变刚度梁的弹性及弹塑性分析. 通过数值算例分析了抗弯刚度的轴向变化对梁弹性及弹塑性性能的影响.     

脉冲荷载作用下柔性边界RC梁的动力计算方法

基于Euler,Bernoulli梁理论,推导了柔性边界RC梁在脉冲荷载作用下的动力响应计算方法,结合钢筋混凝土构件的动态极限抗力判别方法,分析了动荷载特征、支座刚度及支座阻尼对柔性边界RC梁破坏模式的影响规律．结果表明：在脉冲荷载作用下,柔性边界Rc梁的破坏模式不仅与动载特性有关,还取决于边界条件;柔性边界可使RC梁的破坏时间明显延迟,动荷载加载速率越高、爆炸冲量越大,超压峰值越大,梁就越容易发生剪切破坏．     

基于结构参数变化对结合梁自锚式悬索桥动力特性的分析

借助Midas/Civil建立合理动力全桥模型,结合梁自锚式悬索桥自振特性规律,虚设一座相同参数的地锚式进行比较,探讨恒载集度、主梁刚度、桥塔刚度、主缆抗拉刚度、吊索抗拉刚度等主要参数对结合梁自锚式悬索桥固有频率的影响。研究表明:在狭窄的频率范围内,振型较为集中,且前几阶振型以主梁振动为主;恒载倍率增加对一阶振型频率均有减小作用,主梁竖向刚度增加对一阶竖弯振型影响较大,桥塔纵向刚度增加使纵漂频率显著增加,主缆抗拉刚度倍率增大使主梁扭转振型频率增加显著,吊索抗拉刚度倍率增大对一阶振型频率影响很小。     

直螺栓连接预制综合管廊刚度计算方法

为研究直螺栓连接预制管廊的纵向受力性能,引用隧道纵向刚度计算的纵向等效连续化模型,对其进行改进,使其适用于直螺栓连接的预制管廊,从而得到考虑螺栓预应力影响的纵向等效拉压刚度和弹性弯曲刚度。求得了预制管廊在弹性极限弯矩作用下,截面最大拉应力、截面最大压应力、接头最大变形、接头螺栓最大拉应力和接头螺栓最大变形的表达式。运用所得表达式,结合工程实例参数,分析了管廊截面尺寸、管壁厚度、节段长度和螺栓个数对其受弯矩作用时中性轴的位置和纵向等效刚度的影响程度和趋势。结果表明,管廊抗弯刚度受截面宽高比影响较大;通过增加管壁厚度来提高管廊等效刚度的方法不经济;在满足设计要求条件下,适当增大预制节段的长度和增多连接螺栓数量可以有效提高管廊的纵向刚度,并能够很好的改善管廊截面受力状态,同时不失经济性,为直螺栓连接预制拼装管廊结构的设计合理性和工程适用性提供理论支持。