大跨径混凝土无铰拱考虑非线性影响的内力计算

我国混凝土拱桥一般均按线弹性理论计算内力.随着跨径的增大,内力计算时应考虑非线性的影响.本文利用差分法求解微分方程,得到大跨径混凝土无铰拱在几何与材料非线性影响下的内力计算方法,由于此法计算工作量小,易于广泛使用.     

等截面抛物线无铰拱挠度影响线的计算

拱式桥梁在公路桥梁中占的比重较大,在拱桥的设计、施工和科学试验工作中,除进行拱的内力计算外,还需进行挠度计算。近年来发展起来的大跨度拱桥,拱轴线多采用悬链线,其挠度影响线有关公式已有资料登载。对于中小跨径拱式桥梁,尤其是坦勤拱桥,其拱轴线多采用二次抛物线,为了应用,我们推导了如下的抛物线挠度影响线     

解放大桥钢筋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筋混凝土拱桥在施工阶段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。     

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．     

大跨径拱桥极限承载力

针对大跨径拱桥具有比弹性理论方法计算出的结果高得多的承载力问题,在分析拱桥极限承载力常用方法的基础上,根据拱桥结构具有形成"四铰"所必须的塑性条件,在达到四铰破坏以前,结构满足纵向和横向的压屈稳定条件,拱轴截面受压区极限应力图形可换算为矩形应力图形等基本假定,以四铰破坏为条件,推导出逐次逼近法计算大跨径拱桥的承载力计算公式,为大跨径拱桥的设计与施工提供了一定的理论依据。     

拱桥的理论极限跨径分析

大跨径拱桥是跨越江河峡谷富有竞争力的桥型之一,近年来,随着施工技术的进步和高性能材料的应用,拱桥正在不断突破自身跨径纪录,研究其理论极限跨径具有重要意义。本文综合考虑强度、面内稳定和面外稳定条件,分别基于抛物线拱轴线和悬链线拱轴线,采用理论推导获得了拱桥的极限跨径的解析公式,并由此考虑高性能混凝土、活性粉末混凝土和高强度钢等新材料的应用,针对混凝土拱桥和钢拱桥,分析其理论极限跨径随矢跨比和材料强度的变化关系。结果表明基于悬链线推导出来的理论极限跨径略小于基于抛物线推导的结果,但结果相差不大。在矢跨比1/5时,混凝土拱桥主拱采用R200活性粉末混凝土时的理论极限跨径可超过2000m,钢拱桥主拱采用Q690高强钢材时的理论极限跨径可超过2500m。     

中承式钢管混凝土拱桥自振特性分析

在结构动力特性计算的理论基础上,建立某三孔不等跨径中承式钢管混凝土拱桥的空间有限元模型,分析计算其自振特性并参考其它文献的计算结果总结出大跨度钢管混凝土拱桥自振特性的一般性规律。分析了主要结构参数拱肋刚度及矢跨比的改变对钢管混凝土拱桥自振频率的影响,比较计算结果表明拱肋刚度及矢跨比的改变均对钢管混凝土拱桥自振频率产生影响。     

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。     

既有单拱波双曲拱桥承载能力分析方法

以块石和混凝土拱桥作为研究对象,基于Midas Civil软件平台,采用数值分析方法对单拱波双曲拱桥的承载能力进行计算分析。研究过程考虑拱上建筑联合作用、主拱圈空间关系和拱轴线拟合,应用空间有限元模型,结合内力影响线,确定控制截面的静力荷载布置位置,从挠度、内力和应力3个方面探讨单拱波双曲拱桥承载能力的评定方法。研究结果表明:单拱波双曲拱桥拱顶变形较大,块石拱桥比混凝土拱桥变形大;块石拱桥和混凝土拱桥刚度相近,立柱数量对刚度影响较大;在50 t汽车荷载下,拱脚承载力满足规范要求,拱顶截面下缘受拉区发生破坏。     

悬索线型拱轴线在大跨度拱桥的应用讨论

基于大跨径等截面拱桥的恒载分布更接近于沿拱轴均匀分布,该文推导了拱轴线的新型公式——悬索线拱轴线方程,并结合工程实例进行实桥分析计算,计算结果表明拱圈应力均匀性,验证悬索线型拱轴线在大跨度拱桥中应用价值.     

折腹式组合梁桥考虑剪切变形的挠度计算

提出考虑剪切变形的弹性弯曲理论分析折腹式组合梁桥.通过假定位移场,建立内力平衡方程、变形协调条件以及物理方程,依据边界条件和荷载工况求出解析解.以折腹式I型和箱型梁为算例,将该理论结果和有限元计算及试验结果进行比较,验证其妥当性.基于该理论得出跨中挠度简化计算式,给出考虑剪切变形影响与否的高跨比界限.     

设置预拱度对梁体长期徐变效应的影响

传统思路认为桥梁在施工中通过预先设置预拱度,可以抵消结构使用荷载引起的挠度,使桥面高程达到一理想位置。但是对混凝土结构预先设置拱度,由于改变了结构轴线线形,梁体轴线线形改变的同时其受力体系也发生了变化。比如对一根直线梁而言如设置了预拱度,其梁体轴线为曲线,其受力将不再是直线而是类似于拱。考虑预应力效应后,具有预拱度的梁将发生初始弯曲变形,其变形结果必然不同于直线形梁的变形。因而,对于预应力实体梁来说通过梁理论分析方法将具有预拱度的梁体按照具有初弯曲的梁段对待,建立梁体考虑徐变效应的挠度表达式并以此验证前述推理方法的正确性。     

大跨度拱非线性内力分析的样条矩量配点法

以直角坐标系下任意轴线拱按挠度理论的基本方程为基础，为Ｂ样条函数为试函数，运用样条矩量配点法，对大跨度拱结构，推出考虑几何非线性影响时的内力分析方法。     

湘江某引航道系杆拱桥静载试验研究和数值模拟

湘江某引航道系杆拱桥运营时间已达10年以上,拱肋、吊杆及钢绞线等受到不同程度的损伤,为了验证该桥是否满足设计和使用要求,对该桥现场进行了汽车静载试验,并建立了全桥的有限元分析模型,进行了对比分析,试验结果表明:拱肋、桥面及吊杆的变形与空间有限元计算结果比较接近,大部分测点的挠度小于理论计算值,相对残余变形很小,因此可以判断结构处于弹性工作状态;大部分测点的效验系数在0.70～1.00之间;部分效验系数偏大的测点,其挠度绝对值非常小,挠跨比远远小于规范值,因此可以判断该桥梁的整体刚度满足设计要求.     

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。     

考虑Ⅱ阶效应的刚架拱影响线

将大跨度拱桥轴压力产生的非线性问题简化为初位移与初应力的Ⅱ阶效应 ,使《桥规》研究活载作用的影响线方法得以实施 ,并得到良好的计算精度 .根据施工和成桥两阶段的实际情况 ,利用对称性修改力学计算模型的约束条件 ,过设计控制截面划分有限单元 ,导出梁单元刚度矩阵的具体形式 .应用改进的平面框架分析程序 ,等距移动半单位荷载位置 ,一次得到各种内力和挠度的影响线竖距 .分析横向分布系数后 ,计算所得活载跨中挠度与成桥静载试验值相当吻合     

焊接缺陷对超大跨拱桥钢管拱肋力学性能的影响

超大跨拱桥钢管拱肋本身对温度比较敏感,且误差累积效应明显,因此拱肋在焊接施工过程中的焊接缺陷对结构性能产生的不利影响将十分突出,甚至威胁结构安全性。为研究焊接缺陷对超大跨拱桥钢管拱肋整体力学性能影响,采用ANSYS有限元软件分析了拱肋钢管焊接残余变形大小与分布,并引入结构整体分析当中,得到了焊接残余变形对整体结构的影响规律,并从拱肋焊接制造方面提出了减小焊接变形的具体措施。结果表明：钢管-钢管对接焊接沿轴向焊接残余变形最大,为1.26mm;焊接缺陷使拱肋最大节点变形与最大杆件内力分别增大34.6%和22.9%;提出的施工措施对类似500m级拱桥工程减小焊接变形具有一定的指导性作用。     

双缆悬索桥体系的力学特性(Ⅱ)

研究了双主缆悬索桥体系在承受不平衡活载时的力学特性——双缆体系根据荷载在上缆与下缆间的分配情况,可等效为一根虚拟主缆;单跨加载时,加载跨主缆内力增大,非加载跨荷载由下缆向上缆转移,虚拟缆垂度减小,以达到与加载跨主缆的内力平衡.根据加载跨与非加载跨主缆水平力相等的关系,通过求解虚拟缆的垂度,得到了荷载在上缆与下缆间的分配比例,建立了有限元模型进行验证,并与理论值进行了对比.结果表明,双缆体系在承担不平衡活载时,其塔顶位移及跨中挠度远小于传统悬索桥.     

四辊轧机轧辊弹性变形的研究

介绍了轧辊弹性变形影响函数解析方法的基本理论与公式.采用Fortran语言编写了轧辊弹性变形解析软件.采用编写的解析软件对某1 700 mm热带轧机精轧机组进行模拟计算,计算结果表明:增大弯辊力将降低出口带钢凸度;弯辊力的变化对辊间压力分布、工作辊挠度及辊间压扁的影响较大,而对支撑辊挠度及工作辊与轧件间的压扁影响不大;辊间压力在支撑辊端部位置存在峰值.以上模拟计算结论均符合轧制理论及现场实际.     

空腹式石拱桥承载能力静载试验与有限元分析

在改造要求条件下,就某空腹式石拱桥的承载能力进行了现场静载试验与有限元数值模拟分析.结果表明,主拱圈的挠度和残余变形量小、最大压应力和拉应力也小,均满足承载能力和正常使用极性状态的要求.但拱座的水平位移不能恢复,这将会导致整个主拱圈承载能力下降,甚至引起主拱圈跨塌现象,故建议对该桥拱座基础进行加固处理、并保证加固效果,或采取重新修建桥梁的方案,以便保证桥梁改造后能满足使用要求.