后张锚固区抗劈裂配筋设计方法研究

根据主应力迹线构建出后张锚固区的拉压杆模型,在此基础上,利用拉压杆模型中节点力的平衡条件计算劈裂力大小,通过对比拉压杆模型法、美国AASHTO规范公式、以及有限元结果,表明拉压杆模型法考虑的影响因素更为全面,计算精度更高。最后,通过实例示范了抗劈裂钢筋的配筋设计方法。     

焊接锚垫板锚固区拉压杆模型及配筋设计

针对焊接锚垫板齿板锚固区配筋,提出了一种锚固区新型拉压杆模型。首先对齿板锚固区 6 种典型效应、主应力迹线以及力流平衡关系进行分析并建立新型拉压杆模型,其次通过美国国家公路与运输官员协会(American Association of StateHighway and Transportation Officials,AASHTO) Load-and-resistance Factor Design Bridge Design Specifications、Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary(ACI 318-19)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 ( JTG 3362—2018)和欧洲设计建议 Practical Design of Structural Concrete 进行拉压杆模型参数定量化设计,根据拉压杆几何关系推导出焊接锚垫板齿板锚固区劈裂力计算式,利用有限元分析,拟合出焊接锚垫板下齿板锚固区劈裂力合力重心计算式。 最后通过算例分析,按本文建议的拉压杆方法进行焊接锚垫板齿板锚固区结构配筋设计,能较好地控制锚下典型效应问题,相比《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)给出的设计方法,拉压杆模型法能较好地反映结构传力机制且具备可行性和可应用性,可为焊接锚垫板齿板锚固区配筋设计提供参考。     

小剪跨比RC梁受剪分析的优化拉压杆模型

基于多层次最小应变能分析,提出了确定混凝土结构D区拉压杆模型构形的一种优化方法.该方法首先借助结构拓扑优化分析拟定拉压杆模型的基本构形,并利用最小应变能参数分析确定模型的最优构形几何参数.针对小剪跨比钢筋混凝土梁,利用多层次的最小应变能分析,推导得到了其受剪分析的最优参数化拉压杆模型.研究发现:当梁的剪跨比小于1时,最优模型为"直接压杆模型";当梁的剪跨比在1.0~2.0之间时,最优模型为"带斜拉杆的桁架模型".依据该优化拉压杆模型,并以混凝土斜向拉杆断裂作为梁体劈裂破坏的条件,进一步推导得到了无腹筋小剪跨比梁的抗剪承载力简化计算公式.最后,通过与既有试验结果对比,表明该公式能够较好地反映剪跨比对抗剪承载力的影响.     

矩形钢管混凝土树状节点受力分析

钢管混凝土树状节点是由钢管混凝土Y形柱与双十字形梁柱节点组合而成的复杂节点.采用ANSYS对该类节点进行非线性有限元计算分析.计算模型考虑材料,几何和接触非线性.粱端荷栽位移曲线以及滞回曲线与试验吻合较好,并能准确模拟出节点的破坏形态.分析有限元计算结果表明:梁端加劲肋使拉压应力能有效传递到内隔板,中间孔洞的存在对内隔板的传力影响较小,反复荷载作用下节点核心区混凝土对角区受压,对梁端压应力的传递有较大贡献.     

开洞深梁的拉压杆模型设计方法研究

引入拉压杆理论建立开洞深梁实用设计方法,提出利用承载能力和有效系数进行拉压杆模型方案的比选,并根据最优的拉压杆模型进行配筋设计．为验证其有效性,对一简支开洞深梁实例建立了多种拉压杆模型,详细对比了计算结果和试验结果．研究表明拉压杆模型预测的承载力比实验结果偏安全,能满足工程可靠度的要求;拉压杆模型计算承载力与配筋试件实验值大小变化趋势一致．根据拉压杆模型的计算分析结果,可以看出洞口附近沿主拉应力方向配置斜向钢筋对提高承载力最有效,如不明确构件内主应力分布,在洞口上下部同时配置水平纵筋和竖向钢筋也能达到提高承载能力的目的．     

水泥混凝土路面传力杆应力分析力学模型

应用三维有限元模型分析水泥混凝土路面中传力杆与水泥混凝土的接触状况,并基于弯曲刚度等效原则将传力杆和水泥混凝土面层系统简化为双层梁结构.计算结果表明,弹性地基上双层梁结构可很好地描述水泥混凝土路面的挠曲效应,而接缝处的双层梁相对位移、转角、以及挤压应力合力与三维有限元解的差异,只需对双层梁层间竖向反应模量进行修正即可;随后,总结归纳了相对位移、转角及挤压应力合力修正系数的回归式,讨论给出了接缝传力杆的抗剪刚度与抗弯刚度的计算式,并指出传力杆的传递弯矩的能力很小可忽略.最后,计算分析了梁端部作用集中荷载时,有基层的地基梁接缝传荷问题,指出在接缝抗剪刚度相同条件下,基层存在可使接缝两侧挠度比增大,接缝传递的剪力减小.     

全无缝化桥梁接线路面温升效应及端部位移计算

为防止全无缝化桥梁体系对后续普通路面产生不利影响,开展无缝桥梁接线路面温升效应研究。建立温升状况下加筋接线路面计算模型,推导加筋接线路面受力、位移理论计算公式;通过分析锚固地梁结构受力变形机理,引入矩阵位移法,得到1~3道地梁端部位移与端部力的关系式。采用VB语言编制程序,计算接线路面板截面应力及其位移。研究结果表明:解析法所得接线路面板压应力与实桥监测压应力的相对误差为0.2%~14.4%,两者较接近,说明理论分析方法可用于全无缝化桥梁接线路面应力与位移计算;在最大温升情况下,路面板压应力小于材料抗压强度标准值;锚固地梁结构能有效控制端部位移。     

体外预应力桥梁转向结构分析及配筋研究

运用有限元技术结合拉压杆模型方法，对转向结构的受力特性进行详细的分析和配筋计算．通过对不同类型结构力流传递形式及应力分布情况的了解，总结了相应类型结构的受力特点，给出相应的计算方法和拉压杆配筋计算模型，并提出了相关的设计建议．     

分丝管索塔锚固区劈裂极限行为分析与试验

针对分丝管索塔锚固区受力状态问题,以南盘江特大桥(108m+180m+108m三跨矮塔斜拉桥)为背景,进行锚固区混凝土劈裂行为与受力机理研究。首先,综合考虑拉索对索鞍的压力和摩擦力作用,推导拉索沿纵桥向的压力分布公式;然后,建立ABAQUS实体模型并按压力分布公式加载,分析其空间应力分布规律。最后,开展锚固区节段足尺模型试验,采用自平衡反力梁法,分四级张拉斜拉索,最大张拉力为1.09倍设计张拉力,观测并验证锚下混凝土的受力特征。研究结果表明:作用在鞍下混凝土上的压力受摩擦力影响较小,沿纵桥向基本服从均匀分布;锚固区混凝土压应力及拉应力均低于规范限值要求,处于安全工作状态;设计荷载作用下,最大劈裂应力出现在两分丝管索鞍之间的混凝土部分,但应力水平较小,此外两索鞍两侧及与索鞍接触的混凝土区域亦出现较小劈裂应力;索鞍底缘附近的混凝土劈裂应力沿竖向衰减迅速,劈裂应力沿竖向的叠加效应不明显。有限元模型显示,当拉索索力达到25 100kN时,锚固区混凝土达到劈裂极限应力而开裂;在横桥向,竖向压应力由核心区域向两侧逐渐减小,近似成二次抛物线分布;有限元模型应力分布计算结果与模型试验实测结果基本一致,具有可靠性。     

岩石SHPB劈裂分析理论研究

为了分析岩石在冲击载荷下的动态劈裂破坏情况,通过分析巴西圆盘在动态劈裂和静态劈裂时表面应力分布均匀化的相似性,可以将静态劈裂时的弹性理论应用到动态劈裂当中,得到巴西圆盘在动态劈裂下的动态抗拉强度、动态抗压强度、应变率和应变的计算公式.应用三维非线性动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟巴西圆盘在分离式霍布金逊压杆实验装置上受冲击时动态劈裂的整个实验过程.基于动态抗拉强度公式和动态抗压强度公式,对试件的实际拉应力曲线与计算拉应力曲线进行对比,以及对实际压应力曲线与计算压应力曲线进行对比,通过对比曲线的相互吻合性证明数值模型适用于对岩石冲击劈裂破坏性质的研究.通过分析试样表面的应力均匀化过程以及试样表面对心压缩轴线上拉应力方向的应力分布情况,得出试样在对心压缩轴线表面上的破坏顺序是由从两个冲击端部向中心发展的;通过分析试样沿对心压缩轴线所切剖面上的拉应力分布,得出试样在厚度方向上的破坏顺序是由表面向内部发展的.     

顶推施工中临时墩位置对梁体制造误差的影响

根据连续梁桥顶推施工的特点和顶推过程中内力的变化规律,利用结构力学位移法建立简化的结构计算模型．采用该结构模型,分析了临时墩位置对梁体制造误差的影响,对临时墩位置与连续梁桥项推施工过程中梁段尾端转角之间的关系进行了推导和计算,得出了有利于减少梁体制造误差的理论上最优的临时墩位置,并以珠江大桥西桥为工程实例,验证了临时墩优化分析结果的正确性．     

波形钢腹板箱梁桥面板横向内力计算方法

通过静力试验,对单箱双室波形钢腹板缩尺试验梁的桥面板横向受力特点和箱梁框架变形进行分析.结合试验结果和波形钢腹板箱梁的力学特点,提出了一种刚架模型,并将波形钢腹板箱梁桥面板的横向内力计算结果与传统箱梁框架模型和公路桥规中的简支板与连续板模型的横向内力计算结果进行对比.结果表明:刚架模型和箱梁框架模型的计算结果与试验值较为吻合,误差均在10%以内;简支板与连续板模型的计算结果则较为保守,与试验值的误差在20%左右;与箱梁框架模型相比,刚架模型比较简单,并且考虑了波形钢腹板线刚度与混凝土桥面板线刚度比值对混凝土桥面板横向内力的影响.     

独塔自锚式悬索桥地震响应分析

以佛山市平胜大桥为研究对象,采用空间非线性有限元法,研究了独塔自锚式悬索桥的地震响应特性;考虑了一致输入、行波输入、多点输入这3种地震动模式以及多种地震波组合,并就塔梁不同连接方式对结构响应的影响进行探讨.研究结果表明:行波效应对主梁位移响应影响较大,使得横向位移增大近80%,竖向位移增大约150%,而对结构内力影响不明显;竖向地震动分量使主塔轴力和主梁弯矩明显增大;与塔梁通过滑动支座连接相比,塔梁通过固定支座连接时主梁纵向位移显著减小,主塔弯矩显著增大,因此,在进行独塔自锚式悬索桥的抗震设计时,可在塔梁处增设阻尼器,以达到减震效果.     

混凝土简支斜交箱型梁桥受力特性分析

为了深入分析简支斜交箱型梁桥的力学性质,研究其空间受力特点,以斜交角度为30°的简支斜交箱梁桥为背景,基于梁格法,建立了直桥有限元模型和斜桥有限元模型,对比分析了直桥与斜桥的支座反力、变形和主梁内力。研究结果表明：斜桥锐角处的支反力小于直桥,钝角处的支反力远大于直桥;斜桥出现明显的平面转动现象,表现为桥面整体在支承边处钝角方向往锐角方向转动;斜桥边梁的最大扭矩是直桥的2.06倍,增加斜桥箱梁腹板厚度和加密受扭箍筋对其抗扭能力有较大的提升作用。本文研究成果可为简支斜交箱型梁桥的受力性能研究和同类工程设计提供参考。     

集中荷载下预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形计算

针对在外荷载作用下,组合梁中的钢梁与混凝土交接面必然产生相对滑移,同时,预应力FRP布的内力逐渐增加,导致组合梁发生内力重分布,影响组合梁的承载力与变形的情况,用弹性理论,建立同时考虑交接面相对滑移和预应力FRP布内力增量影响的组合梁变形微分方程,给出对称集中荷载作用下的组合梁变形计算公式.计算结果证明,交接面相对滑移增加了组合梁的变形,FRP布内力增量对组合梁变形影响相对较小,给出了预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形的简化计算公式.     

基于有效宽度的蝶形腹板箱梁抗弯承载力

为研究蝶形腹板箱梁有效宽度及抗弯承载力,设计、制作了试验模型,并进行了静力加载试验;通过建立与试验条件一致的ABAQUS有限元模型,分析其受力性能;依据平截面假定,结合中、美、日三国规范计算其有效宽度,引入蝶形腹板折减系数α,建立了蝶形腹板箱梁极限抗弯承载力计算公式;通过承载力计算值与试验值、有限元值对比,结果表明：蝶形腹板与顶底板之间协同工作,受力性能良好;依据中美规范计算蝶形腹板箱梁有效宽度较为合理;在此基础上,蝶形腹板箱梁抗弯承载力计算值与试验值较为吻合,且结果偏安全。     

预制预应力混凝土板组合梁受力性能试验研究

针对钢与混凝土连续组合梁负弯矩混凝土开裂问题提出了预制预应力混凝土板组合梁结构形式.为了对比和分析预制预应力混凝土板连续组合梁与常规连续组合梁力学性能的异同,进行了2根连续组合箱梁的静力试验.测试了在不同荷载作用下组合梁的变形、不同截面上构件的应变分布、混凝土的裂缝、钢与混凝土之间的相对滑移以及极限承载力等.由试验测试结果可得预制预应力混凝土板连续组合箱梁的初始开裂荷载和正常使用状态的极限荷载分别是普通连续组合梁的3.16倍和2.61倍.通过计算分析得到在相同预应力情况下的预制预应力混凝土板连续组合梁的开裂弯矩是常规预应力组合梁的1.54倍.     

一种MSC.NASTRAN中偏心梁有限元计算结果修正方法

本文讨论了MSC.NASTRAN中偏心梁有限元计算结果的弯矩偏差现象,并给出了一种简便、准确的修正方法,能够有效地消除计算结果中偏心梁元的弯矩偏差,并得到较为理想的梁元内力。此修正方法通过插值得到计算部位的梁元轴力,带入修正公式得到偏心梁的修正弯矩。文中将此法与通常的有限元网格细化方法进行了比较,证实了此方法的精确性。     

自锚式悬索桥粘滞阻尼器减震控制分析

文章以长沙三汊矶湘江大桥为工程背景,基于桥梁地震动方程,建立空间非线性有限元模型,研究粘滞阻尼器参数变化、安装位置对自锚式悬索桥减震效果的影响。计算结果表明：地震作用下主梁和塔顶纵向位移值以及塔底顺桥向弯矩量值均较大,对自锚式悬索桥的设计起控制作用,选择合理的阻尼器参数能够对结构的位移及内力进行有效控制。阻尼器的安装位置对减震效果影响很大,设计过程中应充分考虑不同控制截面内力及位移的变化情况,对阻尼器进行合理设置。     

结构参数变化对独塔斜拉桥静力特性的影响

独塔混凝土斜拉桥的静力特性主要包括主梁受力及变形、支座反力、主塔受力及变形、拉索受力。通过改变主梁恒载重量、拉索倾角、无索区长度等结构参数,分析结构参数变化对结构受力的影响。分析结果表明,恒载重量增加会使拉索索力呈现线性增加趋势,斜拉索倾角增大对结构的受力有利,但需要考虑主塔高度增大带来的施工难度;无索区长度的增大对结构受力不利。在设计中需要考虑受力和施工的综合影响。