某特大桥吊装扣塔系统主体结构的力学分析

文章以朔准铁路黄河特大桥为例,对该桥吊装扣塔系统塔架结构力学性能做有限元分析,用以评定桥梁的实际工作状态以及承载性能是否符合设计要求.该文针对施工工况和施工荷载设计了多种计算工况,在各计算工况下对扣塔系统整体结构进行了刚度、强度分析,给出了结构变形(位移)和应力分布计算结果,并对该结构在施工荷载作用下的强度、刚度进行了分析和判定.     

一种新型自锚式悬索桥锚固构造设计与受力分析

抚顺市万新大桥是一座主跨160m的自锚式混凝土悬索桥,其主缆采用连续的镀锌钢丝绳绕过粱端,并使两股主缆连续为闭合环形,使得粱端受力复杂．应用ANSYS程序,采用空间三维实体单元对锚固跨在施工及成桥状态的2种不同工况进行了应力分析计算,获得了施工状态无顶板、无纵向预应力筋,无顶板、有纵向预应力筋和有顶板、有纵向预应力筋情况下锚固跨局部应力的大小和分布规律,并根据分析结果调整了锚固构造的预应力筋,使其受力满足设计要求,为该桥设计提供了有用的参考依据．计算结果也可为其他同类桥梁的锚固跨设计提供参考．     

刚果(布)Djoué组合梁桥施工过程仿真

目的对刚果(布)1号公路二期工程Djoué组合梁桥的施工阶段受力进行研究,验证施工过程中的结构是否处于安全状态.方法对该桥的施工过程,计算模型和参数进行介绍,并采用大型通用有限元软件ANSYS的"生死单元"技术实现对该桥的施工过程仿真分析,比较了不同施工阶段的受力情况.结果按照考虑施工过程计算出的钢梁应力为105 MPa,钢梁位移为57.524 mm.针对考虑施工过程和直接计算结果进行比较,在应力结果方面,两种方法所得结果十分接近,而在位移结果方面,两种方法存在相对明显的区别,考虑施工过程计算出的位移要大于不考虑施工过程计算出的位移.结论对结构进行施工过程分析时,施工阶段的划分应尽量做到详细而准确,力求对施工全过程的数值模拟结果更加精确.对于Djoué桥这类跨度适中的钢混组合桥,可采用直接计算方法得到成桥后的桥梁受力状态,并参考本例对所得的位移结果进行一定放大.     

大跨度连续刚构桥施工监控

对大跨度连续刚构桥悬臂浇筑法施工的应力和线形控制方法进行了研究.具体方法是:先计算桥梁结构理想状态,后根据实测结果进行参数识别,修正计算模型;并及时监测桥梁在悬臂施工各个工况下的挠度和应力,根据实测结果与模型计算结果的对比分析,给出合理的预拱度.这一方法应用于某大桥的施工监控实践,使桥梁施工质量受控,成桥后的结构线形和内力满足设计要求.     

基于极限状态法的钢桁梁公铁斜拉桥结构分析

 以某钢桁梁公铁斜拉桥为研究对象,采用空间有限元方法,计入几何非线性影响,进行基于极限状态法的斜拉索初应力计算及桥梁 结构特性的数值分析。提出基于极限状态法的计入主梁恒载增大系数的斜拉索初应力计算方法,计算了两组斜拉索初应力：不考虑 恒载增大系数和考虑恒载增大系数。进行该斜拉桥自振特性分析,以及两种极限状态下的静力特性分析：承载能力极限状态和正常 使用极限状态。讨论以极限状态法为基础的分析方法的有效性。研究结果表明：斜拉索初应力大小对钢桁梁斜拉桥主塔和主梁构件 静力响应的影响显著;以极限状态法为基础的考虑提高系数计算出的斜拉索初应力能使斜拉桥在外荷载作用下具有更加良好的结构 性能;按照承载能力极限状态法来进行大跨度钢桁梁公铁斜拉桥的设计和分析更经济合理。     

筏－桩－土共同作用分析方法

提出了一种分析筏－桩－土共同作用工作性状的实用计算方法—位移协调法［１］．该方法假定筏极与桩土地基位移协调，对矩形筏板根据其边界条件和变形性状采用一种双重三角级数位移模式．对拉土地基采用单桩计算方法—考虑桩压缩性的位移协调法［１，２］，分析桩土之间的相互影响。根据位移协调条件和力平衡条件建立筏－桩－土共同作用的分析方程．可求解筏板与桩土地基之间的接触应力、桩土地基的应力及沉降、筏板的沉降、弯矩、扭矩及应力和桩筏基础对周围环境的影响等．文中对桩筏基础、片筏基础及性承台的分析与设计具有理论与实用价值．     

双曲拱桥加固设计研究

采用Midas软件,计算了20 m跨双曲三铰拱桥在各种荷载工况作用下的内力状况,通过内力计算结果找到了结构破坏的原因.采用粘贴钢板法对该桥进行了加固,介绍了该法加固双曲拱桥的具体操作方法.对加固后的桥梁进行了荷载试验,比较了已加固跨和未加固跨结构的位移情况.试验结果表明加固效果良好.     

三索面地锚式斜拉桥静力计算分析

目的研究三索面地锚式斜拉桥在成桥状态、均布车载及偏载、温度作用等情况下,对主梁应力、变形及拉索索力的影响.方法以沈阳市某三索面地锚式斜拉桥为工程背景,以有限元为基础,通过桥梁专用软件MIDAS/CIVIL建立有限元计算模型,对全桥整体进行静力计算分析.结果恒载状态下三索面地锚式斜拉桥的成桥索力变化比较均匀,距离桥塔由近至远呈现由小至大的分布规律;主梁上缘最大拉应力为17.05 MPa,最大压应力为30.04 MPa;下缘最大拉应力为13.29 MPa,最大压应力为20.71 MPa;主梁竖向最大位移为33.36 mm,塔顶水平位移为28.94 mm.结论三索面地锚式斜拉桥在恒载及活载等其他荷载作用下主梁应力变化平缓,且数值较小,最大应力发生在墩塔梁固结处;在非对称活载作用下地锚侧对称位置斜拉索索力差值很小,主塔横向设计时可不考虑此项差值的影响;温度作用时对三索面地锚式斜拉桥主梁应力及位移的影响较大.     

基于状态空间法的叠层材料热力分析

通过引入热力问题的应力-应变关系,建立了求解叠层材料温度应力的半解析状态空间法.该方法沿叠层材料水平方向用有限元法离散位移、应力分量,在竖向采用状态空间法求解,得到叠层材料各交界面上的位移、应力分量.为验证该方法的有效性,针对某一给定温度进行热力学分析,并与有限元结果进行对比.算例表明,该方法计算精度高、计算量小.     

基于有效约束集法的混合梁斜拉桥合理成桥状态确定方法

 针对混合梁斜拉桥的结构特点,提出基于有效约束集法的混合梁斜拉桥合理成桥状态优化方法.以混合梁斜拉桥主梁、桥塔的弯曲及拉压能量之和为目标函数,以钢箱梁段竖向位移、桥塔水平位移、主梁上下缘及桥塔两侧应力、斜拉索索力及其均匀性为约束条件,建立混合梁斜拉桥合理成桥状态的二次规划数学模型,采用有效约束集算法进行合理成桥状态的优化.实例优化及比较结果显示,优化所得成桥状态,主梁竖向位移-22~8 mm,桥塔塔顶水平位移为向主跨侧偏20 mm,结构整体线形平顺;钢箱梁上下缘及钢桥塔两侧应力为-84.43~16.38 MPa,混凝土主梁上下缘及混凝土桥塔两侧应力为-16.31~-0.003 MPa,结构内力及应力均与无约束最小弯曲能量法计算结果相近;斜拉索索力为2061~2457 kN,其分布比无约束最小弯曲能量法的计算结果更均匀,且边墩具有更大的压力储备,表明该方法的有效性和优越性.     

某PC单箱三室箱梁温度梯度效应研究

以某高速铁路单箱三室箱梁桥为背景,通过对国内外几种典型的温度梯度及不同的温度梯度在相同的温度特征值下的温度效应进行比较,重点分析了在不同的温度梯度下箱梁的温度应力及位移的变化规律.结果表明:纵向位移最大值在箱梁两端,呈线性变化,竖向位移最大值处于中跨跨中,呈抛物线变化;应力与位移的关系表现为下缘应力与位移呈对应关系,下缘应力大对应的位移也大;温度梯度将会引起很大的温度应力,且不同的温度梯度引起的应力和位移相差较大.因此,在设计时选择合理的温度梯度是非常重要的.     

动态规划方法在斜拉桥模型索力优化中的应用

本文提出动态规划的方法来进行斜拉桥索力优化。介绍了实际试验模型的调整及模型的制作过程,详细介绍了模型试验方法,通过实验模拟斜拉桥整个施工流程,研究桥梁的工作状态,得到斜拉桥施工过程中节点位移变化,将试验结果与动态规划理论结果进行对比。建立斜拉桥有限元模型,与实验模型进行对比。研究表明：将用动态规划方法计算出来的斜拉桥主梁的竖向位移与各阶段理想竖向位移进行比较,发现二者相差很小,优化后内力分布更均匀,弯矩减小。说明了动态规划方法可以应用于斜拉桥索力优化。     

土体冲刷对桥梁桩基影响的三维差分模拟计算分析

桩基周围的土体在河水冲刷作用下流失或者在其它位置淤积,造成桩基边界条件的变化,这种变化将引起桩体应力和位移的重新分布,如果这种冲刷范围较大,将严重影响大桥的安全。本文以大桥通常情况下的受力为对象建立三维冲刷模型,采用有限差分法来计算冲刷导致边界条件的改变对桩基的影响,得到相应应力和位移变化的定量关系。     

弯坡连续梁桥空间应力分析

采用空间板单元对实际的具有纵向坡度的弯连续箱梁桥进行了有限元分析,提出了各板的应力和位移分布规律,分析该类桥梁的危险区域,为实际桥梁的设计与施工提供了可靠的依据。     

船桥碰撞中桥梁的力学机理及损伤分析

船桥碰撞事故时,船舷对桥墩的冲击力以及由此引起桥墩、墩柱和桩基的动态变形,可以通过大型非线性动态响应分析程序MSC-Dytran有限元数值仿真全程再现。以一艘4万t载重量球鼻船艏与某长江大桥桥梁碰撞为例,演示了数值仿真计算的过程,获得并分析了船桥碰撞力、能量转换以及桩基、承台和塔柱的冲击响应的一般规律和特点,可为桥梁设计、维护和损伤评估等提供理论依据。     

钢纤维混凝土桥面铺装层的细观应力破坏分析

基于复合材料力学和线弹性断裂力学,简化了桥面铺装层及桥面板体系的力学模型,建立了修正的剪滞控制方程组.将模型裂缝区及远场的应力、位移条件合理转换为所建立计算模式的求解边界条件,进而得到了桥面铺装层和桥面板各子层的位移分布函数.运用能量法则,考虑温度效应对桥面铺装层的影响,得到了桥面铺装层破坏应力的解析解.运用该计算模式对某桥桥面铺装层的破坏进行了仿真分析,证实了该方法的适用性.     

基于位移差曲率的下承式拱桥吊杆损伤识别

依据摄动有限元理论研究了拱桥吊杆损伤对拱桥位移的影响,提出了基于吊杆损伤前后拱桥位移差曲率的吊杆损伤识别方法,即先测出吊杆损伤前后的拱桥位移,求出位移差曲率,再依据位移差曲率曲线进行损伤识别。通过某下承式拱桥的有限元模型分析,表明该方法不仅能准确识别出损伤吊杆的位置,而且还能大致判断出吊杆的损伤程度,验证了该方法的正确性。该方法不仅适用于单根吊杆损伤的识别,而且还适用于多根吊杆损伤的识别,测试简单、精度较高,适合于工程应用。     

考虑抗风索作用的简易吊桥动力响应分析

简易吊桥作为非永久性使用桥梁,往往忽略动力特性分析。基于云南怒江某简易吊桥,建立动力特性及地震响应分析模型,分析了有无抗风索作用下的吊桥模态情况及内力、位移分布特性等。结果表明,在有抗风索的情况下吊桥自振频率明显提高,地震荷载作用下的主梁受力性能及位移约束大大改善。     

基于差分法的锚固体抗拔机理的分析

在岩土工程中施加各类加固锚件以改善岩体工作条件、提高岩体的稳定性已成为岩体施工中增稳的主要措施.研究了全灌浆岩锚的锚固特性.应用Mindlin问题的位移解和有限差分法研究了基于抗拔作用的拉力型和压力型锚杆荷载传递机理,利用差分法推导了锚固体与岩体之间的剪应力沿锚固长度分布规律的计算式,通过算例分析了锚固体轴力及其表面剪应力沿锚固体长度的分布规律及其影响因素,为岩土工程锚固的进一步分析和设计提供理论依据.     

小半径曲线连续箱梁桥恒载应力的空间分布特性分析

为研究混凝土曲线箱梁桥的空间受力特性,以某主梁宽9.75m、桥长5×18.76 m的城市立交匝道桥为工程背景,利用ANSYS有限元软件计算几种标准跨径的桥梁模型,通过对截面应力进行积分运算获取截面不同区域所承担的内力比例,并以内力比值系数、应力差值和应力比值为评价指标讨论了同跨径下曲线箱梁桥与直线箱梁桥在一期恒载作用下各控制截面弯矩、剪力和应力的差异。研究发现:一期恒载作用下,曲线箱梁顶、底板法向正应力分布不均匀,剪力滞系数最大可达1.35;外侧腹板承担剪力值最大可达内侧腹板的2.65倍;圆心角超过8°时,边跨跨中截面剪力比值系数大于1.1,圆心角超过13°时,边跨支点截面剪力比值系数大于1.13;在恒载作用下,曲线箱梁桥中性轴“倾斜”,在边跨跨中截面外侧出现正应力卸载现象,边跨支点截面内侧出现应力卸载现象。现行普遍使用的梁系有限元法计算结果不能真实反应曲线箱梁的空间受力分布,箱梁各腹板受力和顶底板弯曲正应力的分布在工程设计中应引起足够的重视。