单索面矮塔斜拉桥结构设计参数敏感性分析

文章以徐明高速怀洪新河二号大桥为工程背景,利用有限元分析软件Midas/Civil建立有限元模型,分析了矮塔斜拉桥主梁自重、混凝土弹性模量、混凝土收缩徐变、温度等多个设计参数的敏感性,得到了这些参数对结构内力和线形的影响及变化规律。分析结果表明,主梁自重、混凝土收缩徐变、昼夜温差对结构的影响较大,混凝土弹性模量、季节温差的影响较小。施工监控过程中要修正矮塔斜拉桥的主要敏感性参数,同时忽略次要敏感性参数的影响,这样才能更好地对矮塔斜拉桥进行施工监控。     

鄂东大桥施工参数敏感性分析

以鄂东长江大桥主桥(双塔混合梁斜拉桥)为工程背景,基于有限元分析理论,运用有限元软件NLABS建立有限元模型,分析主梁自重、拉索线密度、拉索弹模、主梁弹性模量、混凝土主塔弹性模量和索梁温差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安全.计算结果表明,拉索弹模、索梁温差、钢箱梁梁段重量对结构内力和线形影响显著,其他因素次之.     

混凝土收缩徐变效应对含叠合梁段混合梁斜拉桥主梁受力行为的影响

以某双塔混合梁斜拉桥为工程背景,利用桥梁专业软件Midas/Civil建立了全桥三维有限元模型;对比分析了在成桥阶段混凝土收缩徐变作用对斜拉桥主梁内力行为的影响.分析结果表明:混凝土收缩徐变效应对叠合主梁弯矩的影响较大,使其发生了内力重分布,对正弯矩具有削峰作用,造成负弯矩值有较大的增加,对混凝土主梁影响较小;收缩徐变效应对主梁轴力及剪力的影响均较小;混凝土的收缩徐变效应对叠合梁的受力影响较大,使叠合梁中钢梁与混凝土桥面板之间应力发生重分布,靠近钢-混凝土结合段处的混凝土主梁应力改变较大,其余位置改变量不明显.     

施工时间参数对混合体系竖向变形差的影响

利用考虑时间因子的有限元方法研究了钢框架-钢筋混凝土核心筒混合体系的竖向变形差问题.分析表明,施工方案中的时间参数可以确定结构计算中需要考虑的混凝土收缩徐变的数量和参与作用的时间,从而使混凝土收缩徐变对体系竖向变形差以及各构件内力分配的影响发生明显变化.适当增大结构混凝土部分相对于钢结构部分提前施工的层数是减小混凝土收缩徐变效应的较好方法.     

预应力混凝土结构收缩与徐变损失的计算分析与有限元模拟研究

在结构施工和使用过程中,混凝土的收缩和徐变对结构的变形和内力均有巨大的影响,也是造成预应力混凝土梁桥预应力损失的一个重要因素。采用基于位移法的初应变法结合有限元对预应力混凝土结构中的收缩与徐变进行分析,建立了收缩与徐变的时步分析方法。此方法能得到每一个时间步的内力改变量,将前一个荷载步的内力与此内力改变量叠加,将混凝土收缩徐变损失与钢筋松弛损失有机结合起来,而不是单纯的将两种损失进行叠加分析。通过算例分析得出:混凝土收缩徐变在加载初期挠度增量变化快,经过一段时间后逐渐趋于稳定,第一年内收缩徐变损失值占20年收缩徐变总量的60%,跨中截面挠度值约占20年时刻总挠度的80%。     

考虑施工过程任意截面偏压构件收缩徐变分析

将施工过程引入任意截面偏心受压构件收缩徐变的计算分析,考虑偏心受压构件轴力变化、混凝土弹性模量变化、环境的变化及配筋率对截面内力重分布的影响,利用混凝土徐变中值系数和混凝土弹性模量中值系数,推导出了任意截面偏心受压构件收缩徐变的计算公式,最后对一实际工程进行了施工过程混凝土收缩徐变跟踪测试．结果表明,考虑施工过程与不考虑施工过程的计算结果有较大的差别,所提出的计算公式与实测结果较相符,符合实际受力模型,可供工程设计参考．     

混凝土收缩徐变对斜拉桥受力性能的影响

采用大型通用有限元分析软件SAP2000建立了一大跨斜拉桥的有限元模型,采用逐步分析有限元法分析研究混凝土的收缩徐变在斜拉桥施工过程中和成桥后对其主梁内力和变形、拉索拉力以及塔身竖向位移的影响。研究结果表明,收缩徐变在成桥以后的影响不可忽略,同时其研究结果可为相似斜拉桥工程的设计、施工以及成桥后的研究分析提供参考。     

预应力混凝土箱梁徐变效应的有限元分析

预应力混凝土收缩徐变一直是桥梁线形的一个重要影响因素,研究由徐变引起的上拱变化对线形影响是非常有意义的.文章提出了梁桥的收缩徐变计算表达式,分析徐变对单元的应力应变关系的影响,列出任意阶段混凝土徐变应变增量,最后以某高速铁路桥梁作为工程实例,分析了徐变效应对混凝土梁的影响.     

建筑结构的徐变收缩分析

根据考虑延迟弹性的混凝土线性徐变老化理论，引用桥梁结构中徐变系数的概念，推导了利用徐变系数对高层建筑结构进行的徐变收缩分析的有限元公式。结果表明工程设计人员应当考虑徐变收缩因素对建筑变形和内力的影响。     

曲线钢-混凝土结合梁桥的混凝土收缩徐变效应计算

将混凝土的应变分解为瞬时应变、徐变和收缩应变三部分之和,基于CEB-FIP模型提出了模拟收缩徐变的简明本构模型.根据本构模型给出了收缩徐变产生的单元等效结点力增量计算式,并结合迭代法逐步计算原理给出了计算收缩徐变的有限元公式.最后,应用收缩徐变模型和对应的有限元计算理论编制程序计算了曲线钢-混凝土结合梁桥的收缩徐变效应,结果表明收缩徐变对曲线钢-混凝土结合梁桥的内力和变形均有很大的影响.     

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。     

独塔斜拉桥参数敏感性分析

为了对独塔斜拉桥的施工进行监控,通过比较各设计参数在成桥时对主梁挠度、拉索索力和主梁应力的影响,分析了独塔斜拉桥各设计参数的敏感性。得出独塔斜拉桥主要设计参数有:主梁容重值、主梁超方量、拉索索力值;而主梁弹性模量和拉索弹性模量对成桥状态影响不大。通过修正独塔斜拉桥的主要设计参数,同时忽略次要设计参数的影响,对湖北省仙桃汉江大桥的施工进行控制。成桥测试结果表明:拉索索力状况良好,相对误差在5%以内;主梁、主塔应力状况良好。     

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%。     

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。     

斜拉桥各构件校验系数的常值范围

针对目前规范中尚未明确斜拉桥结构的校验系数常值范围,提出斜拉桥结构状态评价应基于主梁、拉索、主塔3部分构件的校验系数进行;利用统计软件Minitab对各构件的校验系数样本进行分析计算,最后确定了斜拉桥结构的主梁构件、拉索构件及主塔构件各自校验系数的取值范围。研究结果表明：斜拉桥主梁构件的应变校验系数在0.60～1.00是合理取值范围,挠度校验系数在0.72～1.00是合理取值范围;拉索构件的索力校验系数在0.76～1.00是合理取值范围;主塔构件的应变校验系数在0.18～1.00是合理取值范围,偏位校验系数在0.47～1.00是合理取值范围。     

辅助墩对大跨斜拉桥在地震作用下的影响——以禹门口黄河公路大跨斜拉桥为例

斜拉桥属于高次超静定柔性结构,辅助墩的设置会改变其结构的受力和变形,对塔顶位移、塔根弯矩、主梁挠度和弯矩等均有一定的影响.为了研究辅助墩的设置数量对大跨度斜拉桥地震响应的具体影响规律,依托陕西禹门口黄河公路大桥工程,采用数值分析的方法,用有限元分析软件CSiBridge对该斜拉桥建立3种方案的有限元模型,即无辅助墩方案、一个辅助墩方案、两个辅助墩方案.在3种方案下利用动力反应谱分析法和时程分析法进行地震作用下的主塔及主梁关键截面内力及线形分析,得到在不同方案下的变化特点.综合两种方法分析结果,辅助墩的设置会增加该类桥型的塔底和主梁弯矩,但对主梁位移有所改善,可见辅助墩的设置对该类型桥梁地震响应的影响有利有弊.     

大跨度公铁两用斜拉桥阻尼器参数研究

以我国正在建设的某大跨度公铁两用斜拉桥为背景,分析研究了在地震荷载和列车制动力作用下,塔梁之间采用阻尼装置的结构动力响应.计算结果表明,塔梁之间采用液压阻尼装置,能较好地解决温度、列车制动力和地震荷载作用下大跨度公铁两用斜拉桥的受力问题,而选取合理的阻尼参数可以有效控制梁体的纵向位移.     

桥面板徐变对曲线组合梁桥剪力钉受力性能的影响

钢-混组合梁桥中桥面板与钢主梁通过剪力键连接,混凝土板徐变效应会对剪力键内力产生影响。为探究这种影响,以某座钢-混组合曲线梁桥为背景,使用ANSYS建立精细化实体有限元模型,按金属蠕变原理模拟混凝土板徐变效应,在考虑施工阶段的基础上研究混凝土板徐变效应下剪力钉的力学行为。研究表明：钢纵梁处剪力钉横桥向徐变内力约为顺桥向2.0倍,但徐变内力变化趋势均相同即每跨跨中向两侧支点逐渐递增,徐变内力极值均出现在支点湿接缝附近剪力钉上。钢横梁剪力钉横桥向、顺桥向内徐变内力均由横截面中线向两侧逐渐增加,但受“弯扭耦合”影响,横梁内、外侧剪力钉徐变内力相反。徐变影响下全桥剪力钉顺桥向徐变滑移分布较横桥向更加均匀,绝大多数剪力钉顺桥向徐变滑移量仅为横桥向的30%～50%。混凝土板徐变效应对剪力钉内力影响随时间的增加而减弱,内力影响最大是成桥初期3个月;增加混凝土板预制龄期可显著降低成桥时剪力钉的徐变内力,推荐采用龄期为180 d的桥面板,并计入10年徐变效应可满足工程要求。     

某矮塔斜拉桥0号梁段空间应力分析

某秋浦河大桥主桥为矮塔斜拉桥.因0号梁段的构造和受力较为复杂,保证它的质量与受力安全非常重要.文章基于静力等效原理提出一种简化建模方法,并采用通用有限元软件建立了0号梁段的局部计算模型,分析该部位的空间应力传递和分布特点.通过计算分析可知,0号梁段除局部外,整体以受压为主,工程中应充分注意塔下梁段、支座处混凝土的竖向承压设计及塔梁交接处、支座处混凝土的局部抗裂设计.     

塔底铰接型独塔斜拉桥施工阶段力学特性分析

为了研究塔底铰接型独塔斜拉桥施工阶段的力学行为,通过有限元软件建立空间梁格的数值模型,研究了该结构在各个施工阶段桥塔、主梁的位移、内力和应力变化情况,并对塔底铰接和固结两种设计方案的整体力学行为进行对比分析。结果表明:桥塔最大弯矩位置随着施工阶段不同斜拉索的张拉而发生改变;张拉主梁拉索时,主梁曲率半径外侧受拉,内侧受压;塔底铰接对结构整体受力更加有利。可见塔底铰接型独塔斜拉桥与常规斜拉桥施工阶段的力学行为不同,研究结论可以为未来类似结构的设计、施工和监控提供参考。