钢管混凝土拱桥弹塑性分析

建立分块分段的纤维模型,对具有哑铃型截面拱肋的拱桥进行弹塑性分析.建立U.L.列式三维虚功增量方程,采用荷载和位移加载控制,结合Newton-Raphson增量迭代法,求解杆系结构大位移问题.计算单圆管截面钢管混凝土拱肋弹塑性状态下的荷载-挠度全过程分析曲线,计算结果和文献[7]结果吻合较好,验证了模型的正确性.在工程分析中,有效地计算了深圳FR桥的哑铃型截面钢管混凝土拱肋的承载力系数.     

钢管混凝土拱桥弹塑性极限承载力分析的截面内力塑性系数法

结合钢管混凝土的本构关系模型,基于修正的拉格朗日列式单元增量平衡方程,采用单元节点截面内力塑性系数法建立了钢管混凝土空间拱单元弹塑性刚度矩阵,按当前刚度参数法对材料非线性与几何非线性进行分析,研究了钢管混凝土拱桥空间弹塑性稳定极限承载力非线性分析方法;采用初始内力法考虑阶段间体系转换及弹性内力的传递,计算分析了益阳资江三桥主孔钢管拱桥施工阶段及成桥使用阶段空间弹塑性稳定极限承载力,探讨了仅考虑几何非线性稳定安全系数与弹塑性稳定安全系数之间的区别.研究结果表明:几组钢管混凝土轴心受压构件和偏心受压构件弹塑性稳定极限承载力与试验结果较接近,验证了本文方法与程序正确、可靠;对于钢管混凝土拱桥,弹塑性稳定极限承载力比仅考虑几何非线性的弹性失稳临界力要小,必须考虑弹塑性对稳定安全系数的影响.     

解放大桥钢管混凝土系杆拱桥的非线性稳定

考虑拱肋初始挠度等缺陷的影响,采用杆系结构大位移分析的有限元方法,建立了拱桥非线性稳定的计算方法,并编制了相应的计算程序．文中计算了解放大桥钢管混凝土拱桥在施工阶段及成桥后运营期间的弹性侧倾稳定．结果表明：考虑拱肋初始挠度和结构大位移影响后,拱桥的非线性侧倾稳定安全系数比按线性稳定计算值低．     

钢管混凝土拱桥徐变系数模型对比分析

ACI 209R-92和CEB-FIP MC90是钢管混凝土拱桥徐变效应计算时常用的两种徐变系数模型.通过对比ACI 209R-92和CEB-FIP MC90两种徐变模型的差异与共同点,运用有限元软件计算钢管混凝土拱桥实桥在这两种徐变模型下的徐变效应.对11座钢管混凝土拱桥从空钢管合龙至成桥10年后的计算分析表明,两种模型计算结果的差异基本小于5%.CEB-FIP MC90模型为工程人员所熟悉,推荐国家规范《钢管混凝土拱桥技术规范》采用.     

钢管混凝土拱桥的地震响应分析方法

目前常用于钢管混凝土拱桥的地震响应分析方法有换算截面法和双单元法 .提出一种基于钢管混凝土统一理论 ,将钢管混凝土作为一种材料 ,根据其构件力学性能指标进行地震响应分析的方法 ,并运用这 3种方法对一钢管混凝土拱桥实例进行了分析 .比较分析其计算结果 ,认为基于统一理论的方法是一种分析方便易行的钢管混凝土拱桥地震响应分析方法     

哑铃型钢管混凝土拱桥抗震性能分析

研究哑铃型钢管混凝土拱桥进行反应谱分析。以某下承式哑铃型钢管混凝土拱桥为研究对象,采用有限元程序Midas Civil建立桥型的空间有限元计算模型;计算和分析了哑铃型钢管混凝土拱桥的动力特性,并运用反应谱中CQC方法,对其进行抗震性能进行了分析。     

中承式钢管混凝土拱桥自振特性分析

在结构动力特性计算的理论基础上,建立某三孔不等跨径中承式钢管混凝土拱桥的空间有限元模型,分析计算其自振特性并参考其它文献的计算结果总结出大跨度钢管混凝土拱桥自振特性的一般性规律。分析了主要结构参数拱肋刚度及矢跨比的改变对钢管混凝土拱桥自振频率的影响,比较计算结果表明拱肋刚度及矢跨比的改变均对钢管混凝土拱桥自振频率产生影响。     

大跨度斜拉拱组合桥极限承载能力分析

以一种新颖钢管混凝土拱桥斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,考虑钢管混凝土拱在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用统一理论中的钢管混凝土组合构件本构关系及高精度不分层梁单元,对在建的某斜拉钢管混凝土拱组合桥进行了在静力荷载作用下的极限承载力分析,并用钢管混凝土拱模型实验对分析程序及钢管混凝土组合构件建模方法进行了验证,同时分析了斜拉索及斜拉索的初索力对拱桥承载能力的影响.结果表明,斜拉钢管混凝土拱组合桥具有较高的稳定性和极限承载力,斜拉索能够较大提高拱桥的承载能力,斜拉索初张力对稳定承载能力的影响不大.     

脱空后钢管混凝土拱桥的受力性能分析

针对钢管混凝土拱肋普遍存在的核心混凝土脱空问题,以一座哑铃型钢管混凝土拱桥为研究背景,利用Midas Civil施工联合截面功能,建立全桥的有限元模型,分析了拱肋脱空比、截面脱空率、含钢率等因素对拱桥的受力性能的影响.结果表明:脱空比和脱空率对拱肋的应力和挠度影响较小,含钢率对脱空后的拱桥的影响较大,施工中应严格控制核心混凝土的密实度,防止脱空现象的发生.     

大跨度钢管混凝土拱桥结构稳定性有限元分析

针对大跨度钢管混凝土拱桥结构的空间受力特点和研究现状,对某在建的大跨度弯月形钢管混凝土拱梁复合式拱桥的稳定性进行了分析研究,建立了空间有限元分析模型,分析了钢管混凝土拱桥的失稳模态.仿真计算结果表明,该结构造型新颖的钢管混凝土拱桥的稳定性满足要求.     

脱粘圆形钢管混凝土拱肋的极限荷载试验研究

为了研究钢管混凝土拱桥脱粘后的承载能力情况,将一根圆截面钢管混凝土拱肋成型后置于实验室发生自然脱粘,对自然脱粘后的拱肋进行了四分点处单点非对称加载至破坏的模型试验,采用数值方法和《钢管混凝土拱桥技术规范》(GB 50923-2013)等现行规范的方法分别分析了模型拱肋无脱粘时的极限荷载。试验获得了加载过程脱粘钢管混凝土拱肋模型的应力、变形曲线及面内极限荷载。结果显示:钢管混凝土模型拱肋在自然脱粘情况下,荷载—挠度曲线及荷载—应变曲线仍表现出较大的延性,脱粘后其极限荷载实测值相比无脱粘时的有限元理论计算值略低10%,较按现行几本规范方法的计算值均高40%左右。分析表明,自然脱粘后的钢管混凝土拱肋在外荷载作用变形后仍受到约束,具有良好的弹塑性力学性能及承载能力。研究成果可为钢管混凝土拱桥的进一步研究提供试验数据,并为同类桥梁的发展提供参考。     

下承式钢管混凝土拱桥有限元模型计算分析

本文以胜利大桥为背景,采用桥梁有限元分析软件MIDAS/CIVIL建立模型,对钢管混凝土拱桥成桥后的挠度值、应力值及结构的自振特性进行了分析。计算结果表明：该桥在设计荷载下的最大挠度值及应力值均小于规范规定值,结构处于安全的范围内。     

钢管混凝土拱桥的稳定性分析

简要地介绍了钢管混凝土拱桥稳定性分析的两种方法：线性屈曲和非线性屈曲。以一座钢管混凝土提篮拱桥为例,采用Midas／civil有限元程序,建立了该桥的空间有限元模型,分4种工况对该桥作了线性屈曲分析,本文计算结果对了解该桥及同类钢管混凝土拱桥的稳定性有较大的参考价值。     

钢管混凝土拱桥温度问题研究综述

对钢管混凝土拱桥温度问题的研究现状进行了综述.从钢管混凝土拱肋截面温度场分析、核心混凝土水化热计算模型、钢管混凝土拱桥温度应力的计算、温度变化与脱粘关系等方面,分析了现有研究已解决和尚未解决的问题.指出今后的研究应开展温度场的实桥测试分析,综合考虑桥梁所在区域、桥梁结构形式和拱肋截面形式等因素,提出温度场的简化计算方法,同时要研究温度变化与脱粘的关系.     

东莞水道特大桥面内受力双重非线性有限元分析

提出了飞鸟式钢管混凝土桁式拱桥双重非线性分析有限元计算方法,建立了主跨为278 m的东莞水道特大桥的有限元计算模型,对其面内受力全过程和极限承载力进行了分析.分析结果表明,在极限承载力分析中,应考虑双重非线性问题;飞鸟式拱的钢管混凝土主拱可简化为固定拱计算.     

大跨度中承式钢管混凝土拱桥抗震性能分析

以福建省某大跨度中承式钢管混凝土拱桥为研究对象,通过建立空间结构有限元分析模型,计算和分析了该中承式大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性,并运用时程分析法计算了该桥在纵向、横向和纵向+横向有地震输入时的地震响应,分析了该桥对不同地震反应的受力特点和规律性,为大跨度中承式钢管混凝土拱桥的抗震设计提供理论依据.     

拱桥技术的回顾与展望

对石拱桥、钢拱桥、混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥简要回顾了其发展,介绍了应用现状,分析了应用前景.对混凝土拱桥,介绍了国外在大跨径混凝土拱桥的研究现状,对材料、结构构造以及施工架设方法等方面的发展方向进行了展望,并重点介绍了波形钢腹板-混凝土拱桥新桥型的试设计研究.对钢管混凝土拱桥,介绍了应用与理论研究进展,对结构与构造、设计计算理论的发展提出了看法.     

中承式钢管混凝土拱桥的地震响应分析

以福建省某大跨度中承式钢管混凝土拱桥为研究对象,通过建立空间结构有限元分析模型,计算和分析了该中承式大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性,并分别运用反应谱法和时程分析法计算了该桥在纵向、横向地震动输入下的地震响应,对其抗震性能进行了分析和评价,并比较不同分析方法下结构地震反应的差异,本文研究将为大跨度中承式钢管混凝土拱桥的抗震设计提供理论依据.     

习营钢管混凝土拱桥动力特性分析

基于有限元方法,以ANSYS为平台建立了南阳淅川段习营下承式钢管混凝土拱桥三维有限元模型,采用子空间迭代法求解桥梁的自振频率和振型,并结合桥面振动实测频率,验证了桥梁模型的准确性.计算结果显示,桥梁1阶竖向振动频率的实测值与理论值接近,模型精度较高.拱桥第1阶振型为拱肋横向弯曲,第2、3阶振型均为桥面系竖向弯曲.低阶振型主要以拱肋的横向振动或桥面系的竖向弯曲为主,说明该桥拱肋横向刚度明显小于竖向刚度,桥面系横向刚度远大于竖向刚度,体现了下承式钢管混凝土拱桥的动力性能特征.计算结果为结构性能评估与抗震设计提供了依据.     

带埋置弹簧界面单元模型研究

为克服采用弹簧单元模拟钢-混凝土组合结构的连接件时网格划分要顾及连接件位置的缺陷,提出了一种新型的带埋置弹簧界面单元模型。在该模型中,界面单元用于模拟钢板和混凝土之间的接触,弹簧用于模拟连接件的作用,可位于界面单元内任何位置。该模型既能合理考虑钢板与混凝土界面上的各种连接作用,又能使单元划分不受连接件位置的影响。推出试验模型和钢管混凝土拱桥拱脚等算例表明,该模型网格划分方便,计算精度较高,适用于实际工程的计算分析。