钢管混凝土圆弧拱平面内非线性稳定承载力

采用考虑屈曲前变形的弹性稳定公式,基于统一理论的钢管混凝土截面抗压承载力计算方法,研究了均布径向荷载作用下钢管混凝土圆弧拱的平面内非线性稳定承载力,并在分析中考虑了几何非线性、材料非线性和拱肋初始缺陷的影响.通过对比有限元结果和各国典型设计规范提供的稳定系数公式,提出了适合钢管混凝土圆弧拱的平面内非线性稳定系数,为钢管混凝土拱桥的设计提供依据.     

钢管混凝土抛物线空腹拱平面内稳定性能

钢管混凝土抛物线空腹拱是在钢管混凝土桁架拱上取消斜腹杆的拱结构。本文采取理论推导和数值模拟相结合的方式,对钢管混凝土抛物线空腹拱的平面内稳定性能进行深入研究。首先,使用有限元软件建立钢管混凝土圆管拱模型,与实验进行对比,证明建模方法的正确性。其次,推导出钢管混凝土抛物线空腹拱的换算长细比,并基于ABAQUS的分析结果,采用考虑矢跨比的轴压稳定系数公式,发现该公式能预测有限元计算结果。再次,对跨中加载和半跨加载分别进行一阶线弹性分析,研究钢管混凝土抛物线空腹拱中压力和弯矩的变化规律,并分析不均匀轴力和不均匀弯矩对压弯设计公式的影响。最后,推导出空腹拱的全截面塑性弯矩公式,根据二分法原理利用python语言求出全截面塑性弯矩的数值,并根据有限元的计算结果,提出压弯共同作用下钢管混凝土抛物线空腹拱的设计公式,使其能用于指导工程实践。     

钢管混凝土徐变系数预测模型

为研究钢管混凝土(CFST)徐变特性,在室内环境中对8根圆柱体试件进行870 d徐变测试。基于混凝土徐变的继效流动理论和多轴应力作用下的徐变理论,结合钢管混凝土轴心受压构件的受力特点,提出钢管混凝土徐变系数预测模型。研究结果表明:钢管混凝土徐变变形在100 d后趋于稳定,较普通混凝土稳定时刻变形时间提前,提出的预测模型能反映钢管混凝土的徐变机理,将钢管混凝土徐变变形分为可恢复滞后弹性变形、不可恢复的初始急流塑性变形和不可恢复的黏性流变3部分考虑,公式简洁,计算效果较好。     

考虑徐变的钢管混凝土拱桥结构分析

钢管混凝土拱桥的建造过程可以分为相互联系的三个阶段：拱肋施工阶段、桥面系统施工阶段和使用老化阶段。计算中要考虑它们共同对结构的影响。在使用老化阶段,拱桥在徐变会影响其变形和内部受力状态。通过使用ACI209密闭混凝土的徐变公式和逐步计算法,根据拱桥在徐变过程中的特点,利用有限元工具计算出拱桥的徐变结果。从计算结果可以看出,钢管混凝土拱桥的徐变与普通有干燥的混凝土是不同的,表现在对数时间坐标上,其徐变变形即使在几十年后也不会趋于水平。     

钢管混凝土哑铃形拱肋设计刚度取值问题研究

各国规范中对钢管混凝土构件刚度的定义存在着差异,因此钢管混凝土截面设计刚度取值的不同将对钢管混凝土哑铃形拱内力、变形和稳定等的计算结果产生影响.本文以一座钢管混凝土哑铃形拱桥的实测资料为基础,通过对目前钢管混凝土截面刚度计算方法的比较分析,对钢管混凝土哑铃形拱桥拱肋设计刚度取值提出了一些建议,可供工程实践参考.     

徐变对钢管混凝土拱桥拱肋截面应力重分布的影响

采用混凝土徐变理论及有限单元法,并考虑混凝土的弹性后效及混凝土受四周约束作用的徐变特性,对任意形状拱肋截面的钢管混凝土拱桥的应力重分布进行研究,推出短期荷载作用下截面应力和在长期荷载作用下应力重分布的半解析表达式,提出要应的分析及实施步骤,分析表明,徐变对钢管混凝土拱桥的截面应力重分布非常显著,如与外荷截作用下的应力相叠加,则可能会恶化结构构件的工作。     

谈钢管混凝土拱肋的截面设计

本文对钢管混凝土拱桥各种拱肋断面形式及其特点进行了讨论。结果表明：对中小跨径钢管混凝土拱桥,拱肋采用单管式截面为好;对大中跨径钢管混凝土拱桥,拱肋采用双管式“哑铃‘型截面最合理;对大跨径钢管混凝土拱桥,拱肋采用多管式截面为好。     

钢管混凝土拱空间受力性能分析

以钢管混凝土单肋模型拱和双肋模型拱为分析对象,以通用有限元程序为分析手段,对钢管混凝土拱空间受力进行了双重非线性分析.分析结果表明,采用该计算方法计算的结果能基本反映结构的受力性能,尤其是双肋拱.在空间荷载作用下,几何非线性影响在钢管混凝土拱空间受力行为中的影响上升;分枝点屈曲临界荷载几乎不随横向力的变化而变化,稳定极限承载力随横向力的增大而明显降低.     

钢管混凝土拱桥弹塑性分析

建立分块分段的纤维模型,对具有哑铃型截面拱肋的拱桥进行弹塑性分析.建立U.L.列式三维虚功增量方程,采用荷载和位移加载控制,结合Newton-Raphson增量迭代法,求解杆系结构大位移问题.计算单圆管截面钢管混凝土拱肋弹塑性状态下的荷载-挠度全过程分析曲线,计算结果和文献[7]结果吻合较好,验证了模型的正确性.在工程分析中,有效地计算了深圳FR桥的哑铃型截面钢管混凝土拱肋的承载力系数.     

碳纤维布加固混凝土梁时效变形分析

按换算截面法推导了CFRP加固混凝土梁时效变形计算公式．在此基础上编制了预测收缩、徐变变形的分析计算程序，考虑了混凝土强度等级、加载应力、配筋率的变化、混凝土开裂、混凝土收缩徐变等因素的影响，与其它计算方法比较表明，该方法能较精确预测CFRP加固混凝土梁的时效变形。     

斜交空心板连续梁桥拼宽结构收缩徐变分析

以某斜交空心板连续梁桥为工程背景,进行实桥拼宽后的应变和位移监测以及非线性有限元分析,研究混凝土收缩徐变对斜交空心板梁桥拼宽结构受力性能的影响.研究结果表明:利用ABAQUS计算得到的收缩徐变对斜交空心板梁桥的结构受力性能的影响,与实测结果较为吻合;斜交空心板拼宽桥梁中,新桥收缩徐变会导致中跨跨中梁底纵横向应变显著增加,收缩徐变对拼宽斜交桥位移的影响,以横向位移最大,纵向位移次之,竖向位移最小.     

钢筋混凝土环形截面构件的统一破坏模型

在Nielsen模型基础上,引入钢筋的销栓作用,并考虑混凝土的抗剪承载力,建立了钢筋混凝土环形截面构件在拉、压、弯、剪和扭复合作用下的统一破坏模型.同时,将所建模型与原Nielsen模型的理论解及现有环形截面构件的实验数据进行对比.结果表明,所建模型的计算结果更接近于实际情况,其在环形截面构件设计及计算中具有较好的适用性.     

轴拉荷载下混凝土徐变性能的研究

用轴心受拉混凝土试件,在标准条件下养护一个月后,进行了不同应力水平下轴心受拉徐变破坏试验,观测了混凝土在不同应力水平下的轴拉徐谈变形过程,通过分析得到了对应于不同轴拉应力水平时的混凝土的徐变变形规律,当持荷应力高于徐变长期强度时,混凝土地持续拉伸荷载作用下的徐变变形随时间的增长不断增加,直至发生徐变破坏,这类徐变变形过程一般可以分为３个阶段（即徐变减速阶段、稳定徐变阶段和徐变加速阶段）、根据试验结     

有粘结体外预应力加固正截面极限承载力计算

有粘结体外预应力加固方法已经成为一种较成熟的加固方法运用在桥梁维修与加固工程中。应用有限元分析软件ANSYS针对不同配筋,不同截面形式的钢筋混凝土简支梁以及有粘结体外预应力加固简支梁进行模拟分析。同时结合试验分析结果,验证了现行的预应力钢筋混凝土受弯构件正截面极限承载力的理论计算方法对有粘结体外预应力加固方法的适用性。另外通过与桥梁加固工程中常用的其他加固方法进行比较,总结出本加固方法的优势。     

桥面板徐变对曲线组合梁桥剪力钉受力性能的影响

钢-混组合梁桥中桥面板与钢主梁通过剪力键连接,混凝土板徐变效应会对剪力键内力产生影响。为探究这种影响,本文以某座钢-混组合曲线梁桥为背景,使用ANSYS建立精细化实体有限元模型,按金属蠕变原理模拟混凝土板徐变效应,在考虑施工阶段的基础上研究混凝土板徐变效应下剪力钉的力学行为。研究表明：钢纵梁处剪力钉横桥向徐变内力约为顺桥向2.0倍,但徐变内力变化趋势均相同即每跨跨中向两侧支点逐渐递增,徐变内力极值均出现在支点湿接缝附近剪力钉上。钢横梁剪力钉横桥向、顺桥向内徐变内力均由横截面中线向两侧逐渐增加,但受“弯扭耦合”影响,横梁内、外侧剪力钉徐变内力相反。徐变影响下全桥剪力钉顺桥向徐变滑移分布较横桥向更加均匀,绝大多数剪力钉顺桥向徐变滑移量仅为横桥向的30%~50%。混凝土板徐变效应对剪力钉内力影响随时间的增加而减弱,内力影响最大是成桥初期3个月;增加混凝土板预制龄期可显著降低成桥时剪力钉的徐变内力,推荐采用龄期为180d的桥面板,并计入10年徐变效应可满足工程要求。     

预制RPC柱降低大跨PC刚构桥跨中长期下挠分析

为解决大跨PC刚构桥跨中长期过度下挠的问题,提出了在刚构桥负弯矩区箱梁底板、跨中顶板加入预制RPC(活性粉末混凝土)柱形成局部RPC-NC(普通混凝土)复合截面的方法.对RPC-NC复合截面柱进行有限元分析,探讨了RPC对减小复合截面柱收缩徐变效应的作用以及RPC与NC间应力重分布规律,同时分析了剪力键受力性能.提出预制RPC柱应用于实桥的设计方案,并通过有限元对比分析加入预制RPC柱对全桥应力、跨中下挠等的影响.结果表明,加入预制RPC柱能明显降低负弯矩区结构转角和RPC附近NC的压应力,使结构成桥后的跨中长期下挠减小53.9%.     

混凝土扭转剪切徐变试验方法及其应用

为研究大跨径混凝土梁桥在长期变形分析时剪切徐变的影响,针对剪切徐变系数的取值问题,提出一种基于扭转的剪切徐变试验装置和测试方法,并开展三组混凝土试件的剪切徐变试验研究;获取375 d的徐变系数曲线,利用现行规范模型的参数修正,对剪切徐变的发展规律进行分析,并通过有限元对结果进行验证.研究结果表明:基于扭转的剪切徐变试验装置可对构件进行有效加载;通过扭转剪切得到的徐变系数计算公式可用于试验数据分析;C30混凝土试验剪切徐变终极值为规范轴压徐变终极值的2.26～2.63倍,剪切徐变在受荷早期的发展低于轴压徐变,但后期逐步加速;受扭构件等剪切影响显著的结构徐变计算应考虑剪切徐变效应.     

Torsional inertia moment of beam element with complex section analysis based on FEM

Currently, for the analysis of complex bridge based on beam element, the calculation of cross-section torsional inertia moment is still an unresolved technical problem. Most current calculation of section torsional inertia moment is an approximate analytic method for two-dimensional cross-section, which is not fully consistent with the actual situation, and do not consider the effects of diaphragm in bridge. In order to analyze accurately cable-stayed bridge, suspension bridge and other complex bridge structures based on beam element, the calculation method of section torsional inertia moment based on finite element method (FEM) is invented in this paper. Firstly, setting up local cantilever fine model with solid element or shell element and applying torsion on the end of cantilever. Secondly, calculating the torsion angle of cantilever by FEM method and then the torsional moment through equivalent beam method. Finally, the examples of the section torsional moment calculation of concrete model with solid element with diaphragm and steel girder box model with shell element with diaphragm are used to verify the calculation method, which is applied to the suspension bridge design and construction control special software SBNA developed by Research Institute of Highway Ministry of Transport. Taizhou Bridge under construction is one of the examples.     

考虑应力状态的二维混凝土碳化过程数值模拟

混凝土碳化过程的数值模拟为研究碳化机理、碳化影响因素、碳化过程与力的耦合作用等提供了新的定量分析工具.为定量分析应力状态对混凝土截面角部碳化发展的影响,建立了混凝土碳化过程的2维数值计算模型,使得混凝土组分、应力状态等影响可以得到定量考虑,并模拟应力状态下混凝土构件角部的碳化过程.详细介绍了这一模型的数值计算实现过程,研究了网格尺寸及时间步长对数值计算结果的影响.该模型数值计算结果与快速碳化试验和长期暴露碳化试验结果的对比验证了模型计算结果的准确性.最后,对某混凝土构件的角部混凝土碳化过程进行了数值分析.结果表明,混凝土截面角部双向碳化作用以及拉应力状态均会加速混凝土碳化,角部是整个构件截面碳化发展最为迅速的部位,其耐久性应当予以考虑.