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。     

飞燕式钢管混凝土拱桥动力特性研究

结构的固有振型、频率和阻尼是重要的动力特征,是车振、风振及地震分析等动力计算的基础。本文以丫髻沙大桥为例,通过建立其三维空间有限元模型,采用子空间迭代法,得到其前十阶的自振模态,并从中分析其出现的主要振型,为本桥的其他分析做准备。     

桩-土-结构相互作用对大跨钢管混凝土拱桥风振响应的影响

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-土-结构相互作用对大跨度钢管混凝土拱桥风振响应的影响.结果表明:考虑桩-土-结构相互作用后,结构的自振频率减少,风振响应有所增加.     

水电站厂房钢管混凝土排架结构抗震性能

根据某水电站厂房钢管混凝土排架结构的受力特点和变形规律,建立了上部厂房组合结构的整体三维动力有限元分析模型,分析了钢管混凝土排架结构的动力特性,给出了排架结构的自振频率.采用Newmark分析方法研究了钢管混凝土排架结构地震响应,给出了水平地震作用下排架结构的应力和位移的变化规律,并对排架柱的抗震性能进行了评价.     

大跨度斜拉桥施工力学行为参数敏感性分析

以泸州泰安长江公路大桥主桥(独塔混凝土斜拉桥)为工程背景,基于有限元分析理论,运用有限元软件BSAS建立有限元模型,分析混凝土主梁弹性模量、混凝土主塔弹性模量、斜拉索弹性模量、混凝土收缩徐变及混凝土主梁的重量等多个参数对结构内力、线形的影响及其变化规律.目的在于掌握参数变化时成桥结构内力及线形的变化范围是否危及结构的安全.计算结果表明,混凝土收缩徐变和混凝土主梁的重量对结构内力和线形影响显著,其他因素次之.     

体外预应力对波形钢腹板箱梁自振频率的影响分析

为了研究体外预应力对波形钢腹板箱梁动力特性的影响,推导了波形钢腹板箱梁在体外预应力作用下的自振频率计算公式.以5.2 m缩尺波形钢腹板试验梁为对象,利用有限元软件ANSYS建立了预应力波形钢腹板箱梁的模型,对其进行了模态分析.通过对试验梁模态试验的自振频率测试数据与理论计算值以及有限元分析数据进行对比,证明了理论公式推导的正确性,论证了有限元模型的适用性.采用理论计算和有限元数值计算相结合的方法,研究了体外预应力钢束拉力、锚固位置以及截面积对波形钢腹板自振频率的影响.研究结果表明:三者对波形钢腹板箱梁自振频率的影响均较小,在实际工程中可以忽略体外预应力对波形钢腹板箱梁动力特性的影响.     

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.     

大跨度刚架系杆拱桥自振特性的模态分析

采用大型通用有限元程序ANSYS对一座两跨钢管混凝土刚架系杆拱桥建立了空间有限元计算模型,采用模态分析方法对桥跨结构的自振特性进行了分析,计算了桥梁前10阶的自振频率,得出了该桥成桥状态振动形态的基本特征.通过对主要设计参数的对比分析,得出了矢跨比及拱肋刚度对刚架系杆拱桥自振性能的影响规律,可为该类桥梁的设计、研究、健康监测和维护提供参考.     

界面滑移、竖向掀起及剪切变形对钢-混凝土组合连续梁动力性能的影响

利用力的平衡原理及变形协调条件,在Euler梁和Timoshenko梁理论基础上,分别建立3种钢-混凝土组合梁动力学模型,通过推导相应动力学方程,编制计算分析程序,计算组合梁模型的弯曲振动频率、振型以及在各种动力荷载工况下的动力响应,并与ANSYS模拟结果进行比较分析,验证各种计算模型的合理性,讨论界面滑移、竖向掀起及剪切变形对组合连续梁振动特性和动力响应的影响程度.研究结果表明:考虑界面滑移和剪切变形影响时,组合梁自振频率明显降低,动力响应显著增大,而是否考虑竖向掀起对组合梁自振频率和动力响应均无明显影响;综合考虑3种因素影响的组合连续梁模型所得结果与ANSYS分析结果最符合,并能较好地模拟钢-混凝土组合连续梁的动力性能.     

钢管混凝土拱桥动力性能分析

以洛阳瀛洲大桥主桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序,建立了下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该结构的自振周期和振型,并对其模态特性进行了分析。通过计算和分析得到了一些对工程建设有益的结论。     

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。     

钢管混凝土界面粘结滑移性能

钢管混凝土界面粘结滑移性能的研究对于完善钢管混凝土设计理论和有限元分析模型具有重要意义。对钢管混凝土界面粘结滑移特点和研究现状进行了阐述,介绍了推出和推离两种试验研究方法以及国内外采用两种方法对钢管混凝土界面粘结强度的试验研究成果,总结比较了混凝土强度、钢管截面形状、钢管内表面状况及钢管混凝土构件受力状态对粘结强度的影响。针对钢管混凝土粘结滑移研究中存在的问题,着重分析了混凝土强度、收缩徐变、温度及构件受力状态等影响,并提出了钢管混凝土界面抗剪粘结力的组成、构件复杂受力状态下粘结性能、粘结滑移本构关系等需进一步研究的内容。     

收缩徐变对高速列车-轨道-桥梁系统动态特性的影响

收缩徐变效应在高速铁路混凝土桥梁的施工和建造过程中是不可避免的,其会引起桥梁的变形,诱发高速列车运行安全平稳性受到影响。针对该问题,首先选取中国高速铁路中大量采用的32 m简支箱梁桥结构,考虑结构配筋及施工步骤,建立有限元模型,采用JTG2012标准中的收缩徐变模型,分析收缩徐变引起的桥面变形。在此基础上,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,将收缩徐变导致的桥面变形视为边界条件,建立考虑收缩徐变的高速列车-轨道-桥梁耦合动力学模型。最后,借助该模型,研究收缩徐变效应对高速列车乘坐舒适性和运行安全性的影响规律。研究结果表明:收缩徐变效应主要影响高速列车的动态特性,而对轨道和桥梁结构的动力学行为影响较小;在收缩徐变效应下,高速列车运行安全性和乘坐舒适性可以得到保证。     

基于Matlab-Midas的车辆-大跨度连续刚构桥竖向振动特性

为了研究车辆-大跨度连续刚构桥竖向振动特性,根据蠕滑理论并结合Matlab软件快速求出轮轨力,将模拟的轮轨力输入到用Midas建立的桥梁有限元分析模型中,求解出桥梁的竖向振动响应.仿真结果表明,采用于Matlab-Midas模型求解车桥系统竖向振动特性的方法具有较高的可行性和便捷性.以某大跨度连续刚构桥为例,选取和谐号CRH1,CRH2,CRH3,CH4型电力动车组,分析了4种不同型号电力动力车组的竖向动力响应,结果显示CRH4型的竖向位移动力响应大于其他3种类型,但是4种车型总的变化趋势一致.     

基于精细有限元法的车致大跨度斜拉桥整体及局部振动研究

为研究列车-大跨度板桁结构斜拉桥耦合振动引起的整体与局部振动响应问题,提出了基于车-桥耦合动力学的数值分析方法.首先建立桥梁结构精细化三维有限元模型,并由直接刚度法建立桥梁子系统动力方程;列车采用31自由度刚体动力学模型,轮轨之间分别采用赫兹非线性接触模型和非线性蠕滑力模型计算法向力和蠕滑力;利用自主开发软件TRBF-DYNA开展车-桥耦合系统加速度、动位移以及动应力分析.以主跨406m的三塔斜拉桥荆岳铁路洞庭湖大桥为研究对象,开展了不同行车线路、不同车速以及不同轨道不平顺条件下的耦合系统动力响应分析,研究了桥梁整体和局部动力响应,以及列车运行安全性指标和乘坐舒适性指标的变化规律.结果表明:正交异性钢桥面板的局部动力响应远大于钢桁架主梁;大跨度斜拉桥的动力系数较小,受车速和轨道不平顺谱的影响较小;钢桁架主梁下弦杆和腹杆处于高周疲劳应力工作状态,在疲劳性能研究中需要特别关注;设计速度条件下,桥梁动力响应指标以及列车运行安全性和舒适性指标均满足规范要求.     

钢管混凝土拱桥徐变系数模型对比分析

ACI 209R-92和CEB-FIP MC90是钢管混凝土拱桥徐变效应计算时常用的两种徐变系数模型.通过对比ACI 209R-92和CEB-FIP MC90两种徐变模型的差异与共同点,运用有限元软件计算钢管混凝土拱桥实桥在这两种徐变模型下的徐变效应.对11座钢管混凝土拱桥从空钢管合龙至成桥10年后的计算分析表明,两种模型计算结果的差异基本小于5%.CEB-FIP MC90模型为工程人员所熟悉,推荐国家规范《钢管混凝土拱桥技术规范》采用.     

某下承式钢管混凝土拱桥抗震分析

根据郑州黄河公路二桥的结构特点建立了桥梁空间有限元计算模型,计算了该桥考虑吊杆张力和拱肋初应力影响的动力特性和地震响应,并与不计吊杆张力和拱肋初应力影响的桥梁动力特性和地震响应进行了比较.计算结果表明,初应力对郑州黄河公路二桥的频率有一定的影响,但对各阶频率的影响程度不同,对第2阶频率影响最大,下降8.8%;水平地震作用下,初应力对主拱肋的轴力、剪力和弯矩影响不大;主拱肋的内力和变形都满足设计要求,说明该桥抗震性能良好.     

大跨度钢管混凝土窄拱桥稳定性可靠度分析

铜瓦门大桥是一座主跨238 m、桥面宽10 m、宽跨比1/23.8的中承式钢管混凝土提篮拱桥.该桥设计采用了只由两根钢管混凝土弦杆和钢管腹杆组成的平面桁架拱肋.稳定安全性成为该桥结构设计的控制因素.首先根据钢管混凝土拱桥主要理论,在充分考虑材料性能、结构几何参数和计算模式的不定性基础上,建立了拱肋5个典型截面稳定性失效模式下的功能函数,获得了拱肋局部稳定性的可靠指标,各可靠指标均满足公路桥梁结构构件安全等级为一级的延性破坏目标可靠指标要求.然后采用与结构可靠度几何法相结合的响应面样本选取的新方法,进行了整体稳定性的可靠度研究,计算结果为平面桁架式拱肋的应用提供了理论基础,并进一步证明平面桁架式拱肋为大跨度钢管混凝土窄拱桥提供了一个有效的竞争方案.     

钢管混凝土拱桥的徐变计算方法探讨

考虑钢管核心混凝土徐变模式与普通混凝土徐变模式的差异,分别采用分离式(截面)模型、换算式(截面)模型和组合式(截面)模型,计算了一座钢管混凝土提篮拱桥的徐变变形.分析表明,分离式模型的计算结果和组合式模型的计算结果十分接近,将其用于施工监控中能保证足够的精度;三门口跨海大桥北门桥横向徐变变形很小,不用考虑拱肋的横向预拱,采用平面杆系程序和分离式截面模型计算就能获得令人满意的结果.图8,参9.     

Quantifying Creep of Concrete Filled Steel Tubes

Using age adjusted effective modulus (AAEM) method,creep of concrete filled steel tube (CFST) member was formulated considering of creep coefficient and aging coefficient. Ten CFST specimens were tested including eight for creep and two for shrinkage. The experimental result was compared with the computed result using AAEM in which the creep coefficient was taken from calibration of ACI model based on experimental result on sealed concrete,and aging coefficient was supplied from relaxation test on sealed concrete specimen. Furthermore,the creep of CFST member was analyzed using author's own subroutine to input concrete properties through user prograrnmable feature (UPF) in ANSYS software. Comparison was made on authors' own experimental database, some existing experimental results,and results from AAEM and numerical analysis. Finally,the conditions of applicability of AAEM method are put forward,and numerical approach to compute creep of CFST specimen is delineated.