双跨连续GFRP-混凝土组合板的试验研究

为研究GFRP-混凝土组合板的受力性能,对3块GFRP-混凝土组合连续板进行了静载试验.3块组合板分别通过环氧树脂胶或剪力栓钉与下部型钢支座连接.试验结果表明:所有组合板的最终破坏形态均表现为加载垫块处局部冲剪破坏;中支座处和边支座处没有出现荷载重分布现象,组合板表现出良好的空间受力性能及变形协调能力.然后,基于塑性极限理论,提出了一种GFRP-混凝土组合板极限承载力计算方法.预测值与试验值的比较结果表明,所提方法可以有效地预测GFRP-混凝土组合板的极限承载力.     

部分波形钢腹板预应力连续组合梁性能分析

针对预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区混凝土板预应力效率低、钢腹板易发生局部屈曲等问题,提出了在负弯矩区梁段采用波形钢腹板代替平面钢腹板的混合设计方法.采用理论计算和有限元分析方法,对部分波形钢腹板预应力连续组合梁的受力和变形性能进行分析,并与传统的预应力连续组合梁对比.研究结果表明,混合设计方法充分利用波形钢腹板轴向刚度低、抗屈曲能力强的特点,显著提高连续组合梁负弯矩区混凝土板的预应力效率和开裂荷载,尤其适用于大、中跨径的预应力连续组合梁结构.     

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。     

预应力混凝土连续梁桥的加固改造

在城市不断发展的过程中,许多桥梁因为年久失修而产生影响正常使用和行车安全的裂缝.旧桥采用切除带有裂缝的混凝土部分梁段、重新浇筑、加厚跨中腹板的厚度、增加预应力钢筋、粘贴碳纤维布等方法进行加固改造.运用Midas/civil对跨中梁段建立了三维有限元模型,对梁段加固前后的受力进行了对比,并且分析了梁段在加固施工过程中的受力情况.该旧桥的加固方法可以有效改善跨中梁体受力;加固施工过程中,混凝土边缘的应力集中现象严重,应注意保护,防止施工对梁段产生附加的损害.     

钢-混凝土组合空腹夹层板关键部位力学特性分析

为了准确掌握钢-混凝土组合空腹夹层板剪力键节点及支座处上下肋的受力特性,建立了壳-实体单元精细化有限元模型。选取一块平面尺寸12×12m的正交正放钢-混凝土组合空腹夹层板,考虑材料的非线性影响。根据精细化的有限元法计算结果可知,剪力键节点在不同位置受力有很大差别,但均受力合理,而支座处空腹截面则容易产生应力集中,如果做成实腹截面则受力合理,且能很好地控制变形。     

大跨径混凝土斜拉桥模型试验

为在有限的空间内进行具有足够精度的模型试验以体现斜拉桥整体受力特点,提出了混凝土斜拉桥节段缩尺相似法的模型试验方法。选择主梁塑性最强的跨中附近区域作为试验节段,在节段两端设置无索区并施以弹性支撑,以模拟原结构在边界处的受力状态并消除边界模拟的误差;调整无索区长度和两端弹性支撑刚度,直至试验梁和在外荷载作用下控制截面和控制索的内力增量与原结构保持一致,以正确反映整体结构的受力特征;确定缩尺比例、制作试验梁段和弹簧支座,以混凝土裂缝宽度为控制指标设计了加载工况并完成了加载试验,并对局部节段和整体模型控制截面的计算和实测结果进行对比。试验结果表明:在弹性受力范围内节段模型和实桥受力状态一致,主梁开裂后两者的荷载-挠度曲线和荷载-索力曲线均比较接近,节段模型可较好反映实桥该区域的受力状态;该方法能有效反映大跨径混凝土斜拉桥整体非线性受力特点和内力重分布规律;斜拉桥主梁初裂位置在集中力加载点附近,开裂后裂缝逐渐向加载点周边扩展且最大裂缝宽度增长缓慢,混凝土压应变发展和支撑索的索力增长也比较缓慢;混凝土斜拉桥在主梁开裂后整体刚度下降的幅度并不大,整体结构发生明显的内力重分布使得结构极限荷载加大。     

钢管混凝土系杆拱桥拱脚一致多尺度建模及分析

针对传统精细化模型在分析钢管混凝土系杆拱桥拱脚时,存在局部边界模拟困难、分析精度难以保证等问题,基于结构一致多尺度建模理论,提出将全桥模型通过合理的连接方式统一到拱脚精细化模型上的思路,建立了适用于钢管混凝土系杆拱桥拱脚受力性能分析的一致多尺度建模方法,并对一座计算跨径96 m、矢跨比为1/5的下承式钢管混凝土系杆拱桥的拱脚受力性能和安全性进行了研究.研究结果表明:一致多尺度建模在极大地减小了计算量的同时,还可以准确模拟钢管混凝土系杆拱桥等复杂结构的局部边界条件,并预测拱脚构造的力学行为;钢管混凝土系杆拱桥拱脚结构总体受力合理,但在预应力钢筋锚固区及支座附近区域存在较为明显的应力集中现象.     

折线塔斜拉桥主塔力学特性的研究

以沈阳某折线塔斜拉桥为背景，从混凝土折线塔的受力特点出发，通过有限元数值法对混凝土折线塔主塔折角等关键部位的力学特性进行了分析研究.结果表明:主塔折角处存在严重的应力集中现象，但高应力区范围较小.折角处设置加劲板后，折角截面应力集中系数下降，加劲板消除了中跨侧塔壁平面外弯曲现象，同时折角部位加劲板内出现竖向拉应力.因此，设计时应适当加大加劲板腋角尺寸，并适当加强加劲板内的竖向主拉钢筋和表面防裂钢筋网.     

预应力混凝土连续箱梁临时约束反力与应力的研究

利用ANSYS大型有限元结构分析软件对悬臂浇注预应力混凝土连续箱梁的 0 号块进行三维建模分析计算,探讨利用在承台上设置临时支墩进行墩梁锚固的方式中,其临时支座的横向布置方式对底板混凝土产生的应力影响,并提出关于临时锚固设计、施工中的注意事项。     

三支座30 m宽幅式空心板梁受力性能试验研究

就某特大桥三支座30m跨空心板梁的偏心扭矩,大支座梁端横向抗弯,跨中静载破坏,距梁端2m处顶板局部承压静载破坏等项目进行试验,研究三支座空心板梁的受力特点,工作性能,验证三支座方案设计的可行性,通过试验研究表明四支座改为三支座后30m空心板梁能改善其受力性能,工作性能和承载能力完全达到设计要求,在工程实践上具有重要意义。     

浏阳河大桥0#块空间应力分析

对预应力混凝土连续箱梁在施工阶段各工况下0#块顶板、底板、腹板和横隔板作了空间应力分析,计算中计入了收缩、温度和时间效应的影响,对不同施工阶段作了对比分析,计算结果为该桥的设计提供了依据,对于同类桥梁0#块设计也具有重要的参考价值。     

支座高程误差所引起的顶推梁次内力分析

顶推梁在施工过程中,主梁每个截面均经历了跨中及支点的受力状态,支座高程误差是粱体产生二次内力的主要原因,为避免施工过程中支座高程误差引起的临时应力结构的破坏,控制支座高程误差是关键所在．以洞庭湖大桥东引桥顶推梁为例,采用六面体单元建立空间有限元模型,对支座高程误差所引起的最大的局部应力进行了分析．     

基于等待梁法的在用梁桥承载力可靠度

针对梁式桥结构显著失效模式之一———主梁的失效,研究在用梁桥承载力可靠度分析方法。从一根简支单梁出发,逐步对简支梁桥和连续梁桥的承载力可靠度分析方法进行研究。根据主梁的受力特点,确定梁桥承载力可靠度分析控制截面,分析并提出简支梁桥和连续梁桥可能的失效模式。引用增量荷载法和控制截面处不利布载相结合的方法,实现梁桥结构主要失效模式的搜寻;引入等代梁法,将多梁式结构的空间可靠度问题转化为单梁式结构的平面可靠度问题,以简化梁桥结构体系承载力可靠度的估算。最后,给出实桥应用算例。     

基于均匀设计的组合梁斜拉桥施工控制多参数敏感性分析

为确定影响钢混组合梁斜拉桥结构响应的主要因素及其影响程度,依托某在建钢-混组合梁斜拉桥进行参数敏感性分析。采用MIDAS/Civil建立有限元仿真模型,从试验设计和统计学角度出发引入均匀设计试验、多元线形回归分析并结合统计检验方法,以成桥状态下主梁线形、主塔位移、拉索索力为结构目标响应,选取主塔和主梁混凝土梁弹性模量、斜拉索弹性模量、拉索初张力、桥面板容重、桥面板钢束张拉控制应力等参数进行敏感性分析。结果表明：拉索初张力、桥面板容重和斜拉索弹模为成桥线形、成桥塔偏的敏感参数且拉索初张力的敏感程度远大于其他两个参数,成桥索力的敏感参数为拉索初张力、桥面板容重;引入的方法可准确的获取该桥成桥状态下结构响应的敏感性参数。     

独塔混合梁斜拉桥成桥状态的影响参数分析

以广州东沙大桥独塔边跨带辅助墩的混合梁双索面斜拉桥为例,采用对比分析的方法,定量分析结构自重、临时荷载、结构刚度、混凝土收缩徐变这些因素对混合梁斜拉桥成桥状态的影响。得知主梁结构自重、施工临时荷载、混凝土收缩徐变对桥的索力、主梁挠度、主梁应力影响较大,其中临时荷载的影响尤为明显,而结构刚度的影响较小。在建桥施工过程中应对这些参数进行严格管理和控制,要准确模拟,修正在施工过程中各种影响成桥目标的参数偏差对成桥目标的影响,确保成桥后结构受力和线型满足设计要求。     

斜弯独塔混合梁斜拉桥参数敏感性分析

为研究斜弯独塔混合梁斜拉桥在成桥状态下受结构设计参数的影响程度,对结构设计、施工监控和关键控制量制定等提供参考,以张家口纬二桥为工程背景,建立有限元模型。基于结构参数敏感性分析的摄动原理,引入敏感度分析指标,选取塔梁固结处弯矩值、桥顶纵向位移值、背索索力、主梁最大挠度为控制目标,对桥梁钢混结合段位置、桥塔局部温度荷载、斜拉索初拉力和背索竖向倾斜角度等结构参数进行敏感性研究。分析结果表明：桥梁钢-混结合段位置、斜拉索初拉力、背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥主梁挠度和桥塔线形影响较大。其中,混凝土梁和钢梁的跨度比变化15.73%,塔顶纵向位移、主梁最大挠度将分别变化30.3%和29.4%;桥塔局部温度荷载主要影响此类桥塔的纵向变形,对桥塔受力敏感度较低;背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥影响最为显著,背索竖向倾斜角度变化7%,塔顶纵向位移较初始位置最大变化也达到205.8%。     

薄壁箱梁大吨位预压力锚固区局部承压

随着连续刚构梁桥跨度越来越大,悬臂施工中大吨位预压力锚固的应用也越来越普遍,但是大吨位预应力锚固区薄壁混凝土箱梁承压局部应力分布复杂,通过对大吨位锚下混凝土局部应力分析,揭示其分布规律是后张法预应力混凝土桥梁结构有待解决的课题之一.从理论上对局压问题的影响因素、破坏原因及局压产生的裂纹类型等进行了阐述.结合重庆菜园坝长江大桥北引桥连续刚构混凝土梁桥工程实例,一方面,根据现行的《公桥规》中有关局部承压强度、抗裂性及最小保护层厚度等方面的规定,对0块顶板T2大吨位预应力束(设计值拉力4 882.5 kN)下混凝土进行了验算,另一方面通过有限元仿真分析,两者所得的结果相互验证,均符合规范规定要求.结论指出采用在锚下混凝土中增设横向拉筋使之与腹板内两侧钢筋网片形成封闭箍筋的设计可以解决大吨位薄壁腹板混凝土局压问题.     

折线先张法预应力工字梁受力性能试验

为克服直线先张法的预应力筋不能弯折而使桥梁跨径受限,以30 m折线先张法预应力混凝土工字梁为研究对象,研究折线先张法工字梁在弹塑性阶段的应力、变形、裂缝和承载能力,进行理论计算及静载破坏试验,并利用Midas Civil有限元软件的psc程序计算,对比静载试验与有限元模型。结果表明：在弹性阶段,荷载与混凝土应变、挠度的试验曲线均呈线性变化;跨中截面和3L/8截面为梁体应变的危险截面;加载至1～1.4倍的开裂荷载时,L/4、L/2截面挠度变化仍基本处于线性增大状态,斜率约为按弹性阶段计算的2倍;当出现第一条裂缝后,随着荷载的增加,裂缝继续向工字梁腹板延伸,跨中底板及腹板附近出现新裂缝,但未出现梁端剪切裂缝或破损现象。预应力混凝土工字梁的应力、挠度校验系数均小于1,表明折线先张法工字梁的抗弯和抗剪承载能力、强度、刚度、抗裂性均满足设计及规范要求。     

悬索桥索塔施工过程的模拟分析

宁波庆丰自锚式悬索桥索塔采用弧面结合变截面局部空心结构,且仅在上塔柱处设置一道横梁,构造较复杂,施工难度较大.为更好地进行施工控制本文详细计算了施工过程中塔柱及横梁截面应力及位移的变化,根据固定模板逐段浇筑的施式方案进行了施工过程的模拟,得出施工各工况中塔柱自重应力及位移,并根据分析结果提出施工中应注意的问题.同时为考察成桥后索塔受力性能,本次亦分析了索塔除承受自重外同时承受大缆竖向及水平不平衡荷载工况的情况,从而得出庆丰桥索塔从施工到成桥后的全部工作性能.     

高速铁路下承式板桁结合梁的受力分析

为了了解下承式板桁结合梁的受力性能,根据京沪高速铁路上的1座简支下承式板桁结合梁桥,设计制作了1个4节间下承式板桁结合梁模型,并分3个阶段10种荷载工况进行了模型试验,对主桁和纵梁的挠度,横梁的竖向、水平位移,纵、横梁、主桁各杆的应力,混凝土板上的应力、裂缝分布及宽度进行了分析,研究了混凝土板与主桁结点是否直接相连以及制动撑对结构的影响.试验结果表明:主桁的挠度和内力与按平面桁架计算的结果相比相差不大;在桥面系中,最大应力发生在横梁2上,混凝土的受力状态以竖向荷载作用下的弯曲为主;在竖向荷载作用下,制动撑的作用不大,但在水平荷载作用下,制动撑的作用明显;设计时可不考虑各种偏载的影响.