梁格法在连续梁拱组合结构分析中的应用研究

为了探讨并验证梁格法的特点及梁格刚度的取舍,文中以一座铁路单箱三室宽箱连续梁拱桥的结构分析为例,基于剪力—柔性梁格理论,采用Midas软件进行有限元建模计算。由于本计算主要关注拱脚段的应力分布及系梁在拱脚结合段的传力特征,为了减小计算规模,本计算不考虑分阶段施工以及混凝土收缩徐变等非线性因素对结构的影响,仅作线性静力计算,计算模型仅考虑主梁及拱脚部分。对该连续梁拱桥在施工及运营阶段梁体应力进行验算,将其与规范限值进行对比,均在规定范围之内,验证了梁格法在连续梁拱组合结构分析中的实用性。     

下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚局部应力分析

拱脚是钢管混凝土拱肋向混凝土的过渡段,局部构造复杂,是拱梁组合桥的关键部位,其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要。运用ANSYS软件建立拱脚三维空间有限元模型,计算分析了拱脚在拱肋张拉吊杆前后两种工况下应力的空间分布。根据分析结果可以得到,拱脚受力以纵向压力为主,应力分布较为均匀;局部出现小范围拉应力,且拉应力值不大。因此,在整个拱桥结构中,拱脚受力合理,满足实际工程需要。     

上承式钢管混凝土拱桥桁式拱肋混凝土灌注阶段应力分析

利用大型有限元软件Midas/Civil建立了上承式钢管混凝土拱桥的桁式主拱在混凝土灌注各阶段的空间有限元模型,通过赋予空间梁单元不同的截面特性,并定义不同工况下的截面特性调整系数,实现空钢管截面向钢管混凝土组合截面的转化,从而模拟混凝土的灌注过程。利用有限元模型分析了拱肋在混凝土灌注阶段的应力变化,并且统计分析了拱肋在混凝土灌注阶段的应力变化规律,为同类工程的施工监控与工程设计提供参考。     

钢管混凝土拱桥拱脚外包混凝土最小厚度研究

一些钢管混凝土拱桥运营后,拱脚处钢管外包混凝土出现了明显可见过宽的裂缝,影响结构的使用与耐久性,但相关规范未对外包混凝土设计提出要求.本文以某下承式钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,运用Midas/Civil建立全桥模型并提取拱肋截断面最不利内力组合,再运用ANSYS建立拱脚局部模型,分析钢管与外包混凝土界面、拱肋截断面各内力分量对拱肋附近外包混凝土应力的影响,研究拱肋附近外包混凝土应力随外包混凝土厚度增大的变化规律.计算结果表明,拱脚裂缝主要由拱肋轴力引起,钢管受压膨胀挤压外包混凝土使其产生拉力,加大钢管外包混凝土厚度能有效减小拉应力.通过多工况的计算给出了满足抗裂限裂要求的最小外包混凝土厚度.     

地震断裂带高铁钢管混凝土系杆大跨拱桥抗震时程分析

研究了下承式高铁钢管混凝土系杆拱桥抗震性能.徐州至盐城高速铁路客运专线上的钢管混凝土系杆拱桥徐洪河特大桥,是目前八度地震区最大跨度连续梁-拱桥,运用有限元分析软件Midas/Civil,建立全桥有限元模型,通过模态分析得到结构的固有频率和振型,选取El Centro波并对其调幅,采用Rayleigh阻尼进行计算,对该桥进行基本地震烈度和罕遇地震烈度下的动态时程响应分析,得到不同加速度峰值下的变形、内力.研究结果表明:该拱桥以纵桥向振动为主,纵向刚度较小,桥梁三向抗震性能较为平衡.在地震荷载作用下,拱肋内力最大值普遍发生在拱脚处,拱脚是最容易破坏的连接部位.分析在地震荷载作用下该桥梁变形情况,主梁跨中以竖向变形为主,拱肋以横向变形为主.该拱桥在地震作用下的力学性能良好,能够满足规范关于强度与延性的规定.     

哈大高速铁路钢箱叠合拱桥拱脚局部应力分析

对我国高速铁路上的第一座大跨钢箱叠合拱桥哈大高速铁路138 m新开河桥进行了拱脚结构局部应力分析.根据圣维南原理,运用ANSYS有限元计算软件,利用壳单元和梁单元建立了精细的系梁-拱肋-吊杆-横梁的空间计算模型,根据结构的实际情况模拟边界及荷载,对桥梁结构在恒载及客运专线活载作用下拱脚位置的应力分布情况进行了分析.计算结果表明:新开河桥拱脚的支座顶板部位和钢箱系梁变截面位置的应力较大,虽然未出现超过材料屈服应力的现象,但是为了保证桥梁使用的安全,在设计和施工中应加以重视.     

高速铁路钢箱梁—钢管混凝土拱桥动力特性研究

本文以一座1～80米客运专线钢箱梁—钢管混凝土拱组合结构为例,采用大型有限元软件Midas civil建立其空间计算模型,研究了该桥的动力特性;探讨了三种不同吊杆形式、拱肋不同部位的横撑以及横撑刚度对结构自振特性的影响。通过研究,得到了一些规律性的结论,为同类钢管混凝土拱桥的动力分析和优化设计提供了一定的参考和借鉴。     

高速铁路钢箱梁-钢管混凝土拱桥动力特性研究

本文以一座1～80米客运专线钢箱梁-钢管混凝土拱组合结构为例,采用大型有限元软件Midas civil建立其空间计算模型,研究了该桥的动力特性;探讨了三种不同吊杆形式、拱肋不同部位的横撑以及横撑刚度对结构自振特性的影响.通过研究,得到了一些规律性的结论,为同类钢管混凝土拱桥的动力分析和优化设计提供了一定的参考和借鉴.     

高速铁路钢箱梁—钢管混凝土拱桥动力特性研究

本文以一座1～80米客运专线钢箱梁—钢管混凝土拱组合结构为例，采用大型有限元软件Midas civil建立其空间计算模型，研究了该桥的动力特性；探讨了三种不同吊杆形式、拱肋不同部位的横撑以及横撑刚度对结构自振特性的影响。通过研究，得到了一些规律性的结论，为同类钢管混凝土拱桥的动力分析和优化设计提供了一定的参考和借鉴。     

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.     

石拱桥拱脚边界条件对有限元分析结果的影响

石砌拱桥由于其材料受力的特殊性,拱脚可能出现开裂,从而引起实际受力与原设计产生较大的差异。本文依托某石砌拱桥的课题研究,采用有限元软件对比分析该桥在不同拱脚边界条件下的静力和动力反应,研究不同的边界条件对主拱圈静力和动力性能的影响。     

外倾式组合拱桥吊杆张拉力的确定及分析(英文)

在拱梁组合桥梁设计和施工分析中,确定成桥状态时的吊杆张拉力非常关键.采用空间杆系有限元分析模型,对结构新颖的外倾式空间组合拱桥的成桥吊杆张拉力运用三种分析方法进行了分析计算对比,获得了该组合拱桥的成桥合理的张拉力.分析方法可为其它组合拱桥提供参考.     

考虑填料作用的空腹式无铰拱分析

通过Midas Civil有限元软件建立拱圈模型和拱圈-拱上结构联合作用模型,对空腹式无铰拱桥进行仿真模拟,引入联合作用系数K,运用系数k对比分析两种结构状态下的计算结果.联合作用下填料有利于拱板应力分布更趋于合理化;横桥向联合作用系数趋势基本一致,但反映出填料约束作用中间优于边缘效果,改善主拱结构的受压状态,降低了拱...     

考虑吊杆断裂的拱梁组合桥动力响应分析

针对拱梁组合桥吊杆断裂动力响应问题，建立一种考虑吊杆断裂作用的拱梁组合桥等效静力计算方法.通过构建具有代表性的标准拱梁组合桥，采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行吊杆断裂冲击作用下拱梁组合桥动力分析.分析结果显示，拱梁组合桥的长、短吊杆断裂，对剩余吊杆与系梁的影响较大，对拱肋的影响较小；短吊杆对剩余吊杆应力的影响程度更大，长吊杆对系梁的动力响应影响更大.采用考虑吊杆断裂作用的等效静力法计算拱梁组合桥动力响应时，短吊杆断裂时动力系数可偏安全地取为0.8,长吊杆断裂时动力系数根据跨径按公式取值.     

桩-土-结构相互作用对大跨钢管混凝土拱桥风致反应的影响

以某大跨度中承式钢管混凝土拱桥为例，基于ANSYS软件建立了该桥的三维有限元模型，研究了考虑桩一土一结构相互作用对大跨度钢管混凝土拱桥静风风致反应的影响。结果表明，当基础刚度得到保证后，采用拱脚固结模式进行抗风分析是可行的。     

大跨度斜拉拱组合桥极限承载能力分析

以一种新颖钢管混凝土拱桥斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,考虑钢管混凝土拱在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用统一理论中的钢管混凝土组合构件本构关系及高精度不分层梁单元,对在建的某斜拉钢管混凝土拱组合桥进行了在静力荷载作用下的极限承载力分析,并用钢管混凝土拱模型实验对分析程序及钢管混凝土组合构件建模方法进行了验证,同时分析了斜拉索及斜拉索的初索力对拱桥承载能力的影响.结果表明,斜拉钢管混凝土拱组合桥具有较高的稳定性和极限承载力,斜拉索能够较大提高拱桥的承载能力,斜拉索初张力对稳定承载能力的影响不大.     

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。     

大跨度铁路连续梁拱组合桥地震响应及减震特性

为研究大跨度铁路连续梁拱组合桥梁的地震响应及减震特性,以兰渝线上某连续梁拱组合桥为例,建立了考虑桩土共同作用的桩-墩-梁-拱一体化有限元模型.利用反应谱和时程分析法探讨该桥的地震响应规律,分析了高阶振型、几何非线性、行波效应等因素的影响,并对该桥设置速度锁定装置后的减震效果进行了分析.研究结果表明:两种分析方法下该桥最大内力均出现在拱脚处;截面内力主要由低阶振型(前30阶)控制,高阶振型的贡献较小;随行波视波速的增加,拱桥不同位置的地震响应值有较大变化;速度锁定装置能显著减小固定墩的墩顶位移和墩底内力,其内力最大减幅可达24.56%.     

大跨径劲性骨架钢筋砼拱桥拱脚、拱座局部应力分析

结合宜万铁路上一座大跨径劲性骨架钢筋砼拱桥的拱脚,对比了不同结构形式的拱脚构遣。并以莱一在建桥梁的拱脚和拱座为例,介绍了进行有限元局部分析时的两步分析法的优点及具体思路,采用大型通用工程软件用两步分析法计算分析了拱脚和拱座的局部应力分布特征及其传力特性,对该拱脚和拱座的结构构造及其细节的合理性作出了分析和综合评价。结果表明：拱脚刚度缓慢过渡可以迅速降低集中应力峰值,保障传力顺畅;该拱脚和拱座结构受力状态安全,其结构构造可被借鉴应用于美似桥梁的工程设计中。     

公路组合桥面钢桁梁桥整体式节点计算对比

钢桁梁桥在进行全桥有限元计算时,节点的精确模拟与否直接影响计算结果的准确性.传统空间梁单元模型只能反映结构的整体受力,不能反映局部详细应力分布,然而局部应力分布也是桥梁设计的重要依据.为了对比分析空间梁单元模型与精细组合单元模型节点刚性对全桥整体变形和应力分布的影响,以跨径90 m、桥面宽18m公路简支钢桁梁桥为研究背景,分别采用Midas Civil与ABAQUS有限元软件建立三维梁单元模型与精细组合单元模型.采用不同恒载与车辆荷载工况进行加载,对比分析了梁单元模型与组合单元模型相应杆件的应力分布与相对差值;最后通过实桥原位实验证明了精细组合单元模型计算结果的有效性.研究表明,三维梁单元模型简单易行,可以快速给出钢桁梁桥整体计算结果,而精细组合单元模型能够准确考虑节点刚性对于钢桁梁桥整体变形的影响,并给出关注部位详细应力分布.