斜拉桥扁平钢箱梁的有限混合单元法分析

同时利用六自由度的梁单元和壳单元模拟桥梁中不同位置扁平钢箱梁,根据平截面假定推导了两种单元在交界面上的约束方程,形成混合单元法.通过算例验证了该方法的正确性,它不仅能够计算构件的应力,还可以计算其整体稳定、局部稳定以及局部稳定与整体稳定的相关作用.利用该方法对苏通大桥进行整体受力计算,得到钢箱梁板件的横桥向和顺桥向应力,分析了钢箱梁顶板应力在横桥向的不均匀性.     

宣城市日新路高架桥主桥钢箱梁设计

宣城市日新路高架桥主桥为上跨高速公路的三跨连续钢箱梁桥,为保持道路、桥梁横断面型式和景观的连续性,该桥钢箱梁宽度达到40 m.文章重点介绍了该桥钢箱梁的构造、结构计算、施工架设方案以及钢箱梁涂装和桥面铺装,为此类宽钢箱梁的设计提供借鉴.     

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。     

基于多尺度模型的斜拉桥钢箱梁损伤分析与识别

以青岛海湾大桥沧口斜拉桥为背景,采用多尺度有限元模型对钢箱梁局部裂缝进行损伤分析和识别.首先,采用小尺度的壳单元和大尺度的梁单元建立钢箱梁的多尺度模型,并根据实际监测数据对整桥模型进行模型修正;然后,对小尺度钢箱梁易损截面进行小损伤模拟,研究断面应变响应的变化规律和损伤敏感性;最后,采用BP神经网络法进行损伤位置和程度识别.分析结果表明:多尺度模型使小损伤模拟与计算效率得到较理想的协调;顺桥向应变对钢箱梁小损伤具有较好的敏感性,应变变化具有显著的局部化特征;基于合理的应变测点布置,采用顺桥向应变的BP网络方法能较好地识别损伤位置及损伤程度,且具有较强的抗噪能力.     

某简支钢箱梁病害计算分析

某园区主干道桥梁一跨20m跨越现状景观河道,设计右偏角55度,分幅整体钢箱梁.通车不到4年时间内,桥面沥青混凝土更换三次,桥梁检测评定为D级.受建设单位委托,我院调阅该桥竣工图,进行计算分析,计算方法选取平面杆系法和板壳单元法.根据计算结果,本桥按照平面杆系计算,刚度、强度等各项指标均满足规范要求;按照板壳单元法计算,顶板加劲肋应力普遍超标、横隔板应力超标.计算结果显示应力超标部分与实际检测病害位置一致.通过本实际工程案例分析,希望引起桥梁设计者对钢箱梁构造足够的重视,避免出现类似问题.     

公路组合桥面钢桁梁桥整体式节点计算对比

钢桁梁桥在进行全桥有限元计算时,节点的精确模拟与否直接影响计算结果的准确性.传统空间梁单元模型只能反映结构的整体受力,不能反映局部详细应力分布,然而局部应力分布也是桥梁设计的重要依据.为了对比分析空间梁单元模型与精细组合单元模型节点刚性对全桥整体变形和应力分布的影响,以跨径90 m、桥面宽18m公路简支钢桁梁桥为研究背景,分别采用Midas Civil与ABAQUS有限元软件建立三维梁单元模型与精细组合单元模型.采用不同恒载与车辆荷载工况进行加载,对比分析了梁单元模型与组合单元模型相应杆件的应力分布与相对差值;最后通过实桥原位实验证明了精细组合单元模型计算结果的有效性.研究表明,三维梁单元模型简单易行,可以快速给出钢桁梁桥整体计算结果,而精细组合单元模型能够准确考虑节点刚性对于钢桁梁桥整体变形的影响,并给出关注部位详细应力分布.     

平-竖双曲轴线钢箱梁平移顶进时力学性能分析

针对曲线钢箱梁顶进过程中可能存在的非同步受力问题,为更全面了解空间变轴线钢箱梁桥在顶进过程中的力学性能,本文建立了空间变轴线钢箱梁桥的壳单元计算模型,对7种工况下的钢箱梁的应力、应变以及屈曲特征值进行了计算分析,结果表明钢箱梁平移顶进时,各工况下钢箱梁主体结构的应力小于20 MPa,与无顶推力相比,钢箱梁一阶屈曲模态的最大变形位置没有改变,屈曲特征值仅改变了0.1,说明顶推力对曲线钢箱梁的屈曲稳定性影响很小,安全。本研究可为同类工程提供参考与借鉴。     

浅析钢箱梁制造工艺

结合设计图纸和施工工艺将主桥钢箱梁沿顺桥向划分为12个梁段,首节梁段为钢混结合段,长8.75m,末尾梁段为端部梁段,梁长3.75m;其余10节梁段均为标准梁段,长10m。受运输及现场施工条件的限制,钢结构车间生产零件、板单元及块体,采用公路运输到总拼现场进行组装,最后进行钢箱梁顶推架设。     

梁格法在弯箱梁桥上的分析及应用

梁格法是一种能较好地模拟弯桥结构的空间结构分析方法,因其基本概念清晰、计算费用低,内力计算结果可以直接用于按规范检算等优点,常应用于宽、斜、弯梁桥设计中.本文介绍了适用于箱型截面的梁格基本理论,并用m idas civil 2010板单元验证梁格法的可行性,以期为设计人员解决类似桥梁结构分析方面的问题提供参考.     

哈大高速铁路钢箱叠合拱桥拱脚局部应力分析

对我国高速铁路上的第一座大跨钢箱叠合拱桥哈大高速铁路138 m新开河桥进行了拱脚结构局部应力分析.根据圣维南原理,运用ANSYS有限元计算软件,利用壳单元和梁单元建立了精细的系梁-拱肋-吊杆-横梁的空间计算模型,根据结构的实际情况模拟边界及荷载,对桥梁结构在恒载及客运专线活载作用下拱脚位置的应力分布情况进行了分析.计算结果表明:新开河桥拱脚的支座顶板部位和钢箱系梁变截面位置的应力较大,虽然未出现超过材料屈服应力的现象,但是为了保证桥梁使用的安全,在设计和施工中应加以重视.     

梁肋斜交空间曲面吊索异形拱桥设计关键技术

拱肋与桥面斜交形成造型独特的异形斜跨拱桥,可用于城市景观桥梁.以某桥为实例,阐述了梁肋斜交空间曲面吊索异形拱桥设计的关键技术.该桥主跨190 m,主梁钢箱梁全宽达33.34 m,与钢箱拱肋斜交,吊索呈空间曲面分布,体系受力复杂,施工涉及多次体系转换,工序复杂.建立了空间有限元计算模型,对桥梁施工全过程、桥梁整体稳定性和...     

基于刚度矩阵的空间变截面梁简化问题

为研究机床的静刚度特性,需要得到其各部件的单元刚度矩阵.机床部件的结构往往是不规则的,因此需要将其等效简化为等截面梁单元,才能得到其单元刚度矩阵.该文对任意变截面梁等效简化为等截面梁单元的问题进行了研究,从建立梁单元的单元刚度矩阵的需要出发,推导出了完整的简化方法.为了验证该简化方法的有效性,利用有限元分析软件ABAQUS 6.51对一个力学模型进行了分析,同时用上述的简化方法对该力学模型进行了计算.将两者的计算结果进行对比,相对偏差小于5%,因此可证明该简化方法在变截面梁等效简化为等截面梁单元时的有效性.     

钢筋砼桁梁桥侧倾稳定性分析的超级单元法

针对钢筋砼箱形截面桁梁桥的侧倾稳定性分析 ,提出一种基于薄壁杆件理论的新型超级单元 .通过采用结构矩阵分析中的逆步变换原理和静态凝聚方法 ,得到了超级单元刚度矩阵 ,并利用文中提供的算法编制了FORTRAN语言计算程序LSAP .由于超级单元具有较少的自由度 ,所以本文算法降低了对计算机内存和计算机时的需求 ,利用微机即可有效地分析工程问题 .文中对一桁梁桥设计方案进行了实际计算 ,并与桁梁桥挠曲扭转理论计算结果进行了对比     

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.     

无背索斜拉桥主梁空间内力分析方法--以长沙市环线浏阳河洪山大桥无背索斜拉桥为例

采用空间剪力柔性梁格法离散桥面结构,建立了大悬臂钢脊骨箱梁主梁-混凝土桥面组合截面徐变内力重分布计算的初应变法,编制了模拟无背索斜塔异形斜拉桥施工过程和使用阶段的空间内力及稳定分析程序.以此为基础,分析计算了长沙市环线浏阳河洪山大桥无背索斜拉桥主梁内力分布规律、徐变内力重分布对结构内力分配的影响、结构的整体稳定性安全系数等.采用3种计算模式进行分析,结果表明梁跟部全截面轴力基本一致,但轴力的分配差别较大,若不考虑徐变影响,钢箱梁承担的轴力为全截面轴力的0.47～0.50倍;考虑徐变内力重分布,钢箱梁承担的轴力为全截面轴力的0.78倍,而对应的主梁钢箱梁稳定安全系数分别为4.18及3.1,可见,钢箱梁轴力是该桥钢箱梁设计的控制因素.     

梁格法在弯箱梁桥上的分析及应用

梁格法是一种能较好地模拟弯桥结构的空间结构分析方法,因其基本概念清晰、计算费用低,内力计算结果可以直接用于按规范检算等优点,常应用于宽、斜、弯梁桥设计中.本文介绍了适用于箱型截面的梁格基本理论,并用midas civil 2010板单元验证梁格法的可行性,以期为设计人员解决类似桥梁结构分析方面的问题提供参考.     

城市宽箱梁桥墩柱选取与美学的探讨

九华河大桥位于池州市观前镇内,主桥跨径布置为38 m＋61 m＋38 m ,为三跨预应力混凝土悬臂浇筑单箱双室变截面连续梁桥。该文结合设计中的桥梁横向墩柱选取,利用 Midas Civil有限元软件进行建模计算,在城市宽箱梁桥的横向墩柱数量不同的情况下,对主梁结构进行受力分析,并对该桥横向墩柱个数与美学进行探讨,为以后类似的工程设计提供依据。     

扁平钢箱梁U肋加劲板的加载偏心

以一座主跨1 088 m扁平钢箱梁斜拉桥为例,分析了扁平钢箱梁U肋加劲板加载偏心的大小及对U肋加劲板稳定承载力的影响.首先采用包括梁单元和板壳单元的混合建模方法建立全桥有限元模型,在计算加载偏心的梁段采用壳单元,其他部位采用梁单元.根据有限元方法求得U肋加劲板截面的应力分布,利用积分方法计算U肋加劲板的内力和加载偏心,并将加载偏心对承载力的影响等效为初始几何弯曲.研究结果表明,U肋加劲板的加载偏心率约为0.17,最大为0.35,相当于L/250的初始弯曲,该值远大于规范规定的最大几何偏心,因此计算扁平钢箱梁U肋加劲板稳定承载力时需考虑加载偏心的影响.     

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-混凝土混合变截面连续梁桥的合理钢箱梁段长度,基于现有三弯矩方程推导适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程;建立基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,构建不同跨径的变截面钢-混凝土混合标准连续梁桥,并给出其钢箱梁段合理长度的预估公式.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...     

横隔板对悬臂钢箱梁受力性能影响

应用有限元计算程序,研究横隔板间距及偏心集中荷载作用位置对悬臂钢箱梁受力性能的影响规律.研究结果表明,截面畸变效应对薄壁钢箱梁纵向正应力的影响较大,分析无横隔板的薄壁钢箱梁受力性能时,截面畸变效应不能忽略;分析布置横隔板的薄壁钢箱梁受力性能时,应重点分析扭转荷载作用下横隔板对薄壁钢箱梁受力性能的影响.最后,提出了偏心集中荷载作用下悬臂钢箱梁受力性能的简化分析方法.