小箱梁桥虚拟横梁建模法中虚横梁间距选取研究

利用大型有限元通用软件MIDAS对40m跨小箱梁桥建立实体单元模型和虚拟横梁单元模型,针对不同虚横梁间距模型分别计算了6种荷载工况下的跨中竖向位移,并与实体单元模型跨中竖向位移相比较,得出虚横梁间距为1/10～1/8跨长时,与实体单元的误差最小,建模时依据该结论取虚横梁间距.此结论也可以供其他跨径小箱梁桥建模计算时参考.     

变截面连续箱梁活荷载内力增大系数计算

为研究变截面连续箱梁在非对称荷载作用下的受力特性,将连续梁的各支座当作铰支,采用差分方法计算变截面连续梁各跨的抗弯惯矩修正系数;将连续梁的每跨两端当成固定端,计算变截面连续箱梁桥的抗扭惯矩修正系数;沿梁宽将桥分为8等分,画出9个梁位的影响线,按照可能布置的车道数分别布载,最终计算出各车道数对应的内力增大系数,并考虑按现...     

分体式组合小箱梁桥空间有限元建模方法

为解决对分体式组合小箱梁桥桥型进行空间有限元分析时所遇到的各片箱梁间翼缘纵向湿接缝如何准确模拟等问题,为寻求合适的空间有限元建模方法,以由4片分体式组合箱梁组成的40 m单跨简支梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,分别建立了实体单元计算模型、梁板单元组合计算模型及改进的梁格法计算模型,对比分析了在4种荷载工况下各片箱梁跨中位移解。计算结果表明:实体单元计算模型计算结果准确但建模复杂,与其相比,梁板单元组合计算模型最大误差为-5.4%,改进的梁格法计算模型最大误差为-2.3%。改进的梁格法计算模型为该桥型合适的有限元建模方法。     

预应力混凝土箱梁桥偏载系数的 数值分析与试验

基于薄壁箱梁约束扭转的广义位移概念、板梁框架法原理,以约束扭转微分方程、畸变微分方程齐次解为单元插值函数,运用能量变分原理,以递推矩阵法推导箱梁约束扭转单元、箱梁畸变单元刚度矩阵,考虑了悬臂板、箱梁顶板变厚度的影响.用Fortran语言编写了箱梁弯曲、约束扭转与畸变单元的计算程序.基于原型桥制造了1∶4大比例的预应力混凝土连续箱梁模型,开展了偏心荷载作用下的受力特性试验研究.试验实测偏载系数与程序计算结果一致,同时计算了5座预应力混凝土箱梁桥的偏载系数.试验研究和数值分析表明:目前设计工程师所使用剪应力偏载系数严重偏小,在设计阶段留下腹板主拉应力超限甚至开裂的隐患.     

波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁抗扭性能

根据乌氏第二理论对波纹钢腹板预应力混凝土箱梁的扭转性能进行了研究,分析了箱梁截面在偏心荷载作用下的约束扭转和畸变特性,建立了空间有限元模型,并对理论分析进行了验证.分析结果表明:在偏心荷载作用下,由约束扭转产生的翘曲正应力为弯曲应力的5.9%,跨中截面钢腹板剪应力为弯曲剪应力的14.8%,由畸变引起的翘曲正应力为弯曲正应力的29%;针对跨径较小的简支梁,畸变产生的翘曲正应力约为约束扭转产生的翘曲正应力的5倍;偏载引起的效应在整体效应中所占的比重较大,在计算过程中不可忽略.     

基于换算剪力的变截面箱梁弯曲剪应力计算方法

为了简化变截面箱梁剪应力计算方法,运用梁段微分关系和微元体平衡微分方程建立了变截面箱梁剪应力的传统计算方法.在分析各项剪应力横向分布模式之间相似性的基础上,提出截面换算剪力的概念,并引入剪应力分项系数,建立了变截面箱梁剪应力的简化计算方法.变截面悬臂箱梁算例分析表明:简化计算方法得到的剪应力与传统计算方法结果和有限元解吻合程度良好,进而验证了简化计算方法的正确性;弯矩剪应力分量对总剪应力有一定的削弱作用,轴力剪应力分量对其有一定的增大作用;弯矩剪应力分项系数沿纵向逐渐减小,且其在总分项系数中占比较大,轴力分项系数沿纵向逐渐增大,且其占比甚小.因此,在计算变截面箱梁剪应力时主要考虑剪力和弯矩的影响.     

五跨弹性支承连续深受弯梁的内力计算

给出界限刚度系数ξｂ和相对柔度系数η的概念,并通过有限元计算给出了ξｂ的数值。当连续梁的Ｋ／（Ｅｂ）≥ξｂ时,可按铰支连续梁计算;当连续梁的Ｋ／（Ｅｂ）〈ξｂ时,应按弹性支承连续梁计算。当相同跨数的弹性支承连续梁的相对柔度系数η相等时,其支座反力相同。编制弹性支承连续梁的内力计算表格只需跨数和相对柔度系数两个参数。     

高速铁路跨度40 m双线混凝土简支箱梁的约束扭转效应分析

为分析高速铁路跨度40 m双线混凝土简支箱梁桥约束扭转效应,采用薄壁箱梁约束扭转的理论解析法,建立列车活载作用下的约束扭转微分方程,结合ANSYS软件的精细数值模拟结果,对比研究了箱梁在约束扭转下的扭转角、翘曲双力矩、约束扭矩等力学参数的变化规律,研究了腹板倾角、高宽比和悬臂板宽度等计算参数对约束扭转应力的影响规律。结果表明：扭转角在跨中处达到最大,翘曲双力矩在1/4跨、1/2跨处峰值基本一致,约束扭矩在跨中处达到最大值。板壳有限元解与解析解的计算结果存在一定差异,且翘曲正应力在腹板和底板相交处最大相差为66.6%,有限元解更为精确。简支梁跨中截面悬臂端的翘曲效应最明显,翘曲比例系数可达9.16%。翘曲应力总体随高宽比、腹板倾角的增大而减小。     

曲线连续箱梁桥的偏心距及其对支座反力的影响

讨论圆弧曲线箱梁桥的偏心距及其对支座反力的影响.结果表明:内支座采用单支座布置的曲线连续箱梁桥可以通过改变支座的偏心距来调整支座的反力差.不同的支座布置形式合适的偏心距不同,并随着圆心角的增大而增大,边跨端部布置固定支座时偏心距较大,中间内支座采用墩梁固结时偏心距较小.     

大跨度高铁连续梁桥箱梁断面静力三分力系数的数值模拟

我国高铁桥梁建设发展迅猛,其中一大批桥梁处于强台风多发区,其抗风性能备受重视,高铁桥梁的主梁断面静力三分力系数分析是其抗风研究的基础。本文基于计算流体动力学(CFD)技术,对东南沿海某大跨度高铁连续梁桥箱梁断面静力三分力系数开展研究,考虑不同风攻角和主梁断面尺寸对静力三分力系数的影响,并将识别结果与已有数值计算结果进行对比。结果表明:采用CFD技术可有效识别高铁连续梁桥钝体箱梁断面静力三分力系数,箱梁断面尺寸的变化对静力三分力系数影响显著。随着断面高宽比的增大,箱梁断面的阻力系数和升力系数也随之增大,而升力矩系数随之减小。研究结论可为大跨度高铁连续梁桥的抗风研究与设计提供有益参考。     

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。     

吉利黄河大桥主桥的有限元仿真建模

针对吉利黄河大桥预应力混凝土连续箱梁主桥移动模架法施工特点,借助于通用有限元程序ANSYS构建了全桥仿真分析模型.详细介绍了建模的过程和方法,为研究模架移动、桥梁自重、预应力施加、支座沉降、环境变化等因素对结构的作用效应规律奠定了基础.     

波形钢腹板组合连续箱梁有效翼缘宽度计算初探

针对目前规范中缺少有关波形钢腹板组合连续梁桥有效翼缘宽度的相关规定,提出一种翼缘有效宽度计算方法,以某大跨度波形钢腹板预应力混凝土组合连续箱梁桥为背景,对其有效翼缘宽度计算进行初步研究,研究结果表明:在自重和集中荷载作用下,跨中混凝上内衬边缘的剪力滞效应显著,翼缘板的有效翼缘宽度系数分别达到0.87和0.7左右,其它部位剪力滞效应不明显;而预应力荷载作用下,波形钢腹板组合连续箱梁的各截面处的剪力滞效应均不明显,可以忽略不计,最后通过有限元计算结果与国内外规范对比发现,波形钢腹板箱梁跨中部分有效翼缘宽度与混凝土箱梁基本一致,设计计算时可参照普通混凝土箱梁;内衬边缘截面的剪力滞效应介于普通混凝土箱梁与钢箱梁之间,其有效翼缘宽度的计算也应介于二者之间。     

斜拉桥悬拼阶段钢箱梁局部相对变形分析研究

大跨度斜拉桥主梁悬臂拼装匹配过程中,吊机作用梁段和被起吊梁段由于受力不同,相对变形存在较大差异.以苏通长江大桥为例,用有限元模型分析了悬拼阶段钢箱梁产生相对变形的3种形式以及这些变形对桥面标高控制的影响.对悬拼法钢箱梁安装提出了一些有益的建议.     

基于改进三弯矩方程的钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合梁变截面连续梁合理钢箱梁长度,基于现有三弯矩方程推导了适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程,建立了基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,并采用MATLAB软件编制了计算程序。构建了不同跨径的变截面钢-混凝土混合连续梁桥标准结构,运用改进三弯矩方程分析了恒载作用下不同跨径钢-混凝土混合连续梁桥关键截面弯矩随钢箱梁段长度变化的规律,建立了主跨跨径150m~300m间钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度预估公式。不同跨径的钢-混凝土混合连续梁的墩顶负弯矩和跨中正弯矩均随钢箱梁段长度的增大而减小;主跨跨径150m、200m、250m、300m的变截面钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁段长度与主跨跨径的比例分别为0.35、0.40、0.40、0.45时,主跨跨中正弯矩减小趋势变缓;研究结果表明：基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性。     

正交异性钢箱梁桥面第二体系结构优化设计

在力学分析的基础上,建立了正交异性钢箱梁桥面铺装体系的力学模型,通过有限元计算,研究了正交异性钢桥面板铺装体系的力学特性。从铺装层厚度、材料、横隔板间距、钢板厚度以及梯形加劲肋刚度等方面,探讨了在弯沉值、应力、应变等约束条件下正交异性钢箱梁桥面第二体系的优化设计方法,给出了正交异性钢桥板各个参数的合理数值界限,将本文的结果与已建成的同类型桥相比较可知,本文的设计结果合理,可作为大跨径钢箱梁桥面板的依据。     

混凝土薄壁箱梁剪力滞效应的空间分析

通过对预应力混凝土薄壁箱梁剪力滞效应的理论分析,重点阐述了有限元法理论在剪力滞分析中应用,介绍了规范考虑剪力滞效应的有效分布宽度方法.利用一实际混凝土箱梁桥进行有限元建模计算,对于箱梁在受到不同荷载作用时表现的剪力滞效应进行了分析,指出箱梁在对称荷载作用情况下仍然表现出剪力滞效应.通过箱梁有限元模型计算指出了初等梁理论...     

大跨混凝土箱梁桥温度荷载作用下剪力滞效应分析

混凝土箱梁以其良好的结构整体受力性能在现代大跨桥梁结构中得到广泛的应用,但迄今所修建的混凝土箱梁桥中,在施工阶段或在运营阶段,箱梁上均存在较多的由温度引起的开裂现象.造成这一现象的主要原因是现有计算方法的不完善,其中之一就是未考虑箱梁在温度荷载作用下的剪力滞效应.采用有限元法对大跨混凝土箱梁桥在温度荷载作用及自重作用下的剪力滞效应进行了详细的分析,其结果表明在温度作用下,箱梁翼板底面存在着较为严重的剪力滞现象,并获得了箱梁在温度荷载作用下剪力滞效应的一般规律和初步结论,为箱梁的温度应力计算提供了参考.     

典型箱梁下腹板倾角对桥梁静风稳定性能的影响

以大跨桥梁中常用的近流线型箱梁断面为研究对象,通过计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,选取下腹板倾角这一关键几何参数进行研究,对比分析不同腹板倾角情况下的静风稳定性能,阐述静风失稳机理.研究结果表明,当下腹板倾角较小时,在底板与下游腹板交接处存在负压力区,可以产生向下的升力分量,从而降低升力系数;在一定的下腹板倾角范围内(9°～23°),竖向位移或扭转位移较小,有利于提高静风失稳临界风速.选用下腹板倾角较小(9°～23°)的断面,可有效增大上表面的正压力以及下表面的负压力,降低主梁的升力系数,降低阻力系数,从而达到提高静风稳定失稳风速的目的.     

基于车桥耦合振动的波形钢腹板箱梁体外预应力束疲劳损伤评估

基于ANSYS建立精细化波形钢腹板箱梁桥数值模型,开展体外束疲劳分析。利用MATLAB编制了考虑车辆类型,行车位置、速度、车头距及轴重等因素的随机车流程序。采用雨流计数法计算24小时内随机车流作用下体外束应力等效应力幅以及等效应力循环次数。修正Muller研究结果,提出应力比低于0.035且考虑侧向弯曲磨损作用下的钢绞线S-N公式。利用Miner累积损伤准则并考虑冲击系数的影响,推算波形钢腹板箱梁桥体外预应力束的疲劳损伤度及剩余疲劳使用寿命,同时分析了桥梁跨径对体外束疲劳损伤的影响。研究结果表明,移动荷载对不同位置处体外束应力影响线的大小顺序为：中跨跨中位置＞边跨跨中位置＞中跨1/4跨位置,中跨跨中位置处的体外束应力受到的车辆荷载的影响较大；随机车流对体外束产生的疲劳损伤随跨径增加而减小。