连拱活载内力的计算方法

一般多孔拱桥,应按连拱内力影响线布置荷载,计算拱中最大活载内力.本文提出任意多孔连拱内力影响线的计算公式和最大活载内力的计算方法.     

基于长期监测的大跨度悬索桥主梁活载挠度分析与预警

为保证大跨度悬索桥运营期的健康与安全,提出了一种主梁活载挠度提取和预警方法。通过分段线性趋势项剔除和整体4阶傅里叶级数拟合的方法提取主梁活载挠度,对主梁活载挠度进行概率统计特性分析,提出了挠度异常和挠度超标的分级预警策略。结果表明：短时间内温度挠度基本呈线性变化,通过剔除短时间内主梁竖向挠度线性趋势项,可以有效提取活载挠度。主梁日最大活载挠度的概率统计特性与正态分布吻合较好,可将异常概率为99.7%的活载挠度作为挠度异常判定值。根据活载挠度概率分布模型确定系数对挠度异常判定值进行修正,可以降低由于概率分布模型拟合误差引起的误报警。可见本文提出的方法可以有效提取主梁活载挠度。挠度异常和挠度超标两级预警阈值,分别从概率统计和结构安全两方面对主梁活载挠度进行预警,可以有效评估主梁健康状态。     

重载列车作用下桥梁振动荷载识别及减振控制

为了深入分析重载列车对桥梁的振动影响,对实际桥梁按照等截面模型简化,对比简化前后跨中最大挠度,表明简化模型与实际模型的挠度误差很小.基于TB 10002.1—2017中规定的中-活载,在振型分解法的基础上,通过求解列车荷载脉动系数,提出桥梁活荷载的识别方法,得到桥梁跨中最大挠度,验证桥梁活载识别方法的有效性.研究结果表明:在识别列车荷载作用下,桥梁跨中最大挠度超过规范限值,选用调谐质量阻尼器(TMD)对桥梁进行振动控制,在安装TMD系统后桥梁各工况下跨中挠度明显减小,TMD对于重载铁路桥梁有较好的减振效果.     

波形钢腹板混凝土组合梁挠度计算的初参数法

为准确计算波形钢腹板混凝土组合梁的挠度,推导了考虑剪切变形影响的波形钢腹板混凝土组合梁的挠曲线初参数方程.首先分析了波形钢腹板混凝土组合梁截面上剪应力的分布特点,得到了腹板剪应力的简化计算公式;然后推导了其挠曲线的初参数方程,提出了组合梁挠度的计算方法,进而对承受跨中集中荷载、两点对称荷载和均布荷载等3种典型荷载作用下的波形钢腹板混凝土组合梁的挠度进行分析,并将其结果与试验实测值、有限元结果进行比较,验证了文中理论方法的准确性和适用性;最后利用文中理论方法和有限元方法分析了跨高比和宽高比对波形钢腹板混凝土组合梁剪切变形的影响,并给出了波形钢腹板混凝土组合梁挠度计算是否需要考虑剪切变形影响的跨高比界限建议值.     

基于挠度理论的三塔四跨悬索桥静力特性分析

为研究三塔四跨悬索桥活载效应下的静力特性,拓展单跨悬索桥挠度理论公式,建立了多塔连跨悬索桥挠度理论非线性微分方程组,引入“代换梁法”求解方程组。基于MATLAB语言平台考虑了集中力引起的主缆水平力增量对影响线的非线性影响,开发出基于挠度理论的多塔连跨悬索桥内力线形的程序。研究结果表明:挠度理论解与有限元法的计算结果具有较好的一致性,位移相对最大偏差为5.3%,弯矩最大相对偏差为13.9%; 加劲梁最大挠度发生在两个主跨跨中处; 挠度理论的位移和弯矩大于有限元的计算结果,依此控制结构设计是较安全的。挠度理论在三塔四跨悬索桥设计中具有足够的适用性,可以应用在多塔连跨悬索桥的初步或者概念设计方面。     

大跨径混凝土箱梁桥剪切开裂及下挠原因

从设计角度对大跨径预应力混凝土箱梁桥的剪切开裂及下挠原因进行了分析.采用考虑截面翘曲在内的7自由度空间直梁计算模型和空间梁格计算模型对某工程实例进行了计算比对.结合工程实例,计算分析了箱梁活载剪应力放大系数,探讨了箱梁底板开裂和剪力滞效应对挠度的影响.     

大跨度自锚式悬索桥稳定性研究

利用大跨度悬索桥的挠度理论,建立了自锚式悬索桥加劲梁在恒载、恒载与活载及活载下的变形与荷载的平衡方程.对所建立的方程进行分析后,得到了如下结论:自锚式悬索桥加劲梁在恒载状态设计时,应按受横向荷载作用的压弯梁验算面内稳定性,但是活载作用下不存在面内稳定问题.此外提出了自锚式悬索桥的静力特性可以比拟为变高度连续桁架梁的观点,用此观点解释了所得到的理论研究结论.通过一座实桥的极限承载力分析和在根据实桥按比例制作的全桥试验模型上进行超载试验,证明了本文理论分析的结论是正确的.     

混凝土桥梁健康监测中的温度滞后效应

挠度是桥梁健康监测的重要指标,影响运营阶段桥梁结构挠度的因素众多,其中温度的影响往往不亚于活载。温度效应特别是日照温差效应的存在,使健康监测数据的评估分析变得困难,因此需要研究温度监测值与挠度监测值之间的规律,为监测数据中温度效应的分离提供支持。分析了日照温度传导的计算理论,发现要通过求解微分方程来确定桥梁温度场在工程上较难实现。通过对江津长江大桥箱内外温度及跨中挠度的监测数据进行分析,发现箱内温度变化较箱外温度平缓且存在滞后性;温度监测值和挠度之间存在很强的相关性,其中箱内温度监测值与挠度相关性更强;跨中挠度监测值较箱外温度值变化具有滞后效应。故从挠度监测数据中分离温度效应时,应将滞后时间考虑在内,以期得到更准确的结果。     

基于ANSYS平台的铁路桥梁最不利活载确定的二次开发

在铁路桥梁的设计中,对活戴作用效应进行分析时往往需要进行影响线(面)的计算及最不利活载的确定.随着铁路桥梁朝跨度大、构件多和结构复杂的方向发展,这部分工作变得越来越繁琐,手工计算已经难以解决了,普遍需要借助有限元软件来完成.大型通用有限元软件(例如ANSYS)往往没有内嵌这一专用的计算模块.本文针对这个问题,利用ANSYS的APDL语言进行了二次开发,编制了相应的程序及宏,能高效快捷地完成铁路桥梁的影响线计算和最不利活载位置及大小的确定,有助于大型复杂铁路桥梁结构的设计.最后通过算例验证了本文计算方法和二次开发的正确性和实用性.     

湘潭湘江四大桥模型试验的加载方法研究

基于ANSYS软件建立了湘潭湘江四大桥有限元模型,通过有限元理论分析研究了桁架式拱肋组合受力特点,提出了关于桁架拱肋拱桥活载试验的一种活载加载方法.该方法将拱肋实腹段(拱脚)断面与桁架段断面分别按弯矩影响线与应力影响线布置活载.然后分别按传统方法和本文提出的新方法进行模型试验.理论与试验结果表明:新方法更能准确找出危险断面的最不利工况加载位置,这种新的活载布置方法也可为同类钢管混凝土桁架拱桥的试验提供参考.     

解放大桥钢管混凝土系杆拱桥的非线性稳定

考虑拱肋初始挠度等缺陷的影响,采用杆系结构大位移分析的有限元方法,建立了拱桥非线性稳定的计算方法,并编制了相应的计算程序．文中计算了解放大桥钢管混凝土拱桥在施工阶段及成桥后运营期间的弹性侧倾稳定．结果表明：考虑拱肋初始挠度和结构大位移影响后,拱桥的非线性侧倾稳定安全系数比按线性稳定计算值低．     

钢管初始应力对大跨径钢管混凝土拱桥稳定承载力的影响

在钢管混凝土拱桥施工过程中,采用不同施工方法合拢成拱,然后再向管内灌注混凝土,钢管中就产生了较大的初始应力．利用初始应力钢管混凝土的本构关系,分析钢管混凝土拱桥稳定承载力影响程度．计算结果表明,钢管初始应力的存在降低了钢管混凝土拱桥稳定承载能力,且不同的荷载工况影响程度不同．分析大跨度钢管混凝土拱桥稳定承载力时,应考虑钢管初始应力问题．     

梁柱复杂稳定性的非线性研究及其扩展

用强度失效的解析法研究了横向载荷和初始挠度对梁柱结构稳定性的影响,提出预拱度可以有效抵制横向载荷对结构稳定性的不利影响.在此基础上,通过解算横向载荷与初始挠度对梁柱稳定性的影响系数,即计算综合因子n的取值范围,解决了强度稳定综合理论方法预测结构稳定性的部分难题.最后用该方法对某船的甲板纵桁的稳定性进行了解算.结果可看出：横向载荷和初始挠度对纵桁这种刚性较强的构件的极限强度影响不大.     

考虑轴距轴数的BRT桥梁跨中动挠度的仿真分析

为更好地模拟快速公交系统（BRT）中桥梁的变形规律,基于Midas Civil软件设计出考虑车辆轴距轴数影响的三轴移动荷载模型,并以BRT中一段桥梁为例,计算出系统的固有频率和模态,将客车简化为单轴和三轴移动荷载模型,模拟仿真桥梁跨中动挠度。不同工况下的仿真结果表明:两种模型所求得的跨中最大动挠度存在较大差异。相比于三轴移动模型,单轴移动模型所得的最大动挠度较大,最大动挠度出现的时刻较早,振动时长较短,且幅值差异较大;当移动荷载的时速在10~60 km·h-1时,时速对跨中最大动挠度的影响不大,单轴模型的最大挠度较三轴模型大,偏差约在20%~25%之间。建议在模拟长轴距或多轴车辆时,应充分考虑轴距和轴数的影响,宜采用多段三角冲击荷载进行模拟     

钢管砼肋拱桥静载试验挠度观测方法

针对福州解放大桥车辆静载试验挠度值测试,采用多台精密水准仪做固定测站观测,探讨各拱肋断面观测点挠度观测方法及观测精度标准,对该桥各观测点挠度值实测结果与理论计算进行精度评定和比较分析     

圆形混凝土容器内点铆固圆环的热屈曲分析

基于初始后屈曲理论的变分原理，导出了圆拱在均匀压力作用下弹性失稳的中性平衡方程，并计算了圆拱反对称屈曲的临界压力，得到了与经典解一致的结果。根据稳定的能量准则，研究了点铆固于圆形混凝土容器内壁上的圆环均匀受热的屈曲问题，给出了临界温度的解析表达式。算例表明，计算的临界温度与大挠度理论计算结果非常吻合，与实验结果符合也较好。给出的解析式同时适用于两铆栓间全域屈曲和局部屈曲的计算。     

节点刚度对管桁架拱稳定性的影响

为研究节点刚度对管桁架拱稳定性的影响,在节点弹簧单元和壳单元滞回性能一致性得到验证的基础上,采用往复荷载下的变刚度弹簧模型代替壳单元考虑节点的半刚性。弹簧模型的节点刚度方程由节点域壳单元模型在往复荷载加载作用下的骨架曲线确定。以矢跨比为0.29,跨度为50m的管桁架拱为算例,采用材料与几何非线性有限元法对节点域弹簧模型和普通模型进行稳定性分析。结果表明：“静力失稳模态”为空间管桁架拱的最不利初始缺陷形式;节点刚度对管桁架拱的承载力影响程度与考虑初始缺陷的大小、分布形式和荷载作用范围有关。     

拱的挠度理论分析

通过对拱的平衡微分方程受变形影响的研究,推导出抛物线无铰拱的挠度理论计算公式,并与弹性理论的计算结果比较,说明变形对大跨径拱桥的内力影响不可忽视。对于大跨径拱桥,弹性理论计算已不能正确反映拱结构真实受力情况,应按挠度理论分析计算。     

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     

含初始弯曲裂纹转子振动特性

基于简单铰链裂纹模型，建立了含初始弯曲裂纹转子的动力学模型，得到了裂纹转子振动响应的仿真解；讨论了含初始弯曲裂纹转子的亚谐波共振特性及其与无初始弯曲裂纹转子频率成分的差异；数值仿真研究了刚度变化、初始弯曲、质量偏心以及质量偏心角对裂纹转子轴心轨迹的影响，从而为裂纹转子的故障诊断提供了依据．