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.     

某大跨度斜拉桥钢箱梁第二体系应力计算分析

以某大跨度斜拉桥为工程背景,对钢箱梁桥面板进行第二体系应力分析,分别建立杆系模型和空间板壳模型进行计算,并给出两种计算模型下钢桥面板应力分布等结果,通过对计算结果的分析,得出了一些有益的结果。     

大跨度钢箱连续梁桥三维仿真分析

某3跨钢箱连续梁桥跨径组合为58.51 m+112.8 m+58.51 m,桥面宽15.75 m,采用单箱单室截面,根部梁高5 m,跨中梁高2.8 m.本文以该桥为工程背景,利用有限元软件Ansys建立全桥三维板单元仿真模型,对钢箱梁关键截面应力、位移等进行了详细的计算分析,并与梁单元计算结果进行了对比,得出了一些有益的结论,为钢箱梁桥的设计提供了依据,对今后同类型桥梁设计具有一定的参考价值.     

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。     

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.     

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.     

连续--刚构组合桥的静动载试验

本文建立了连续-刚构组合体系桥梁的全三维实体、板壳组合有限元分析模型,按规范要求进行了汽车车队最不利工况三维静力计算以及自振特性分析,理论计算与实测结果表明,所建立的全三维实体、板壳组合模型能真实反映桥梁的静动力力学行为,避免了通常利用影响线进行二维加载再考虑横向分布系数实现三维力学分析的途径,特别是该模型能够全面反映桥梁的动力特性,是通常梁单元平面分析无法实现的;静动载试验结果显示出本桥的静动力性能完全符合设计要求。     

后张预应力混凝土空心板梁端裂缝分析及试验研究

为了精确分析后张法预应力混凝土空心板梁,在预应力的作用下梁端横向应力过大产生开裂的现象,考虑到由于后张法梁端开裂分析研究较为复杂,采用平面杆系理论进行桥梁整体分析,同时进行梁端局部实体计算,通过实体分析证明了横向分析的重要性,得出各种裂缝的成因.同时,根据梁的实际情况给出了裸梁加载的计算方法,现场实测了板梁内力、挠度与裂缝发展情况等参数.依据理论和试验研究的结果,给出了板梁的维修、加固方案,保证了结构的安全使用.     

斜交箱梁桥偏载系数的平面杆系有限元计算方法

在分析桥梁横向分布影响线和偏栽系数的基础上,本文提出了一种应用平面杆系有限元软件来计算斜交箱梁桥的应力、应变和挠度的方法,算例表明了该方法的正确性和实用性。     

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.     

混凝土收缩徐变效应对曲线钢-混凝土箱形结合梁桥的影响

为了研究混凝土收缩徐变效应对曲线钢-混凝土结合箱形梁桥的影响,采用Sap2000商用软件,分析了一实桥结构,在三维建模时分别以壳单元、弹簧单元、梁单元和筋单元等模拟钢箱、钢箱与桥面板之间的剪力连接键、外横隔梁和预应力钢筋等,以多层混凝土壳单元模拟了桥面板,并对施工过程进行了仿真模拟.分析结果表明:混凝土收缩徐变大大增加了桥梁的挠度,不但使跨中正弯矩区混凝板的压应力不断增大,也使负弯矩区混凝土板的压应力不断增大,这一效应对防止负弯矩区混凝土板的开裂是有利的;混凝土桥面板中的普通钢筋对收缩和徐变效应有明显的影响,设计时应认真加以考虑;收缩徐变效应持续时间较长,计算时其作用时间宜取10年以上;另外,曲线梁桥收缩徐变效应也伴随着扭转效应.     

钢桥墩锚固架受力分析

钢桥塔与混凝土承台的锚固方式中,螺栓锚固式塔基连接受力机理明确、抗弯能力较强.在锚固螺栓底部设置锚固架结构,可进一步提高塔基连接部的抗弯能力.本文结合实际工程,采用杆系板壳实体单元相结合的有限元法建立模型,分析了锚固架结构的传力路径并对关键受力部位进行应力分析,同时进一步分析了选用不同的锚固架槽钢规格对其应力水平的影响.结果表明该锚固架结构安全可靠,可为同类桥梁提供设计参考.     

钢箱梁斜拉桥正交异性桥面板的受力性能

以青岛海湾大桥红岛航道桥为工程背景，对钢箱梁斜拉桥桥面板进行受力性能分析。将桥面板分为3个基本受力体系：桥面板作为主梁截面的一部分承受车辆运营荷载（第一基本体系）；由桥面板和纵横向加劲肋组成桥面结构，承受桥面车轮荷载（第二基本体系）；支承在纵横加劲肋上的钢桥面板直接承受车轮局部荷载（第三基本体系）。建立空间杆系模型和空间板壳模型对桥面板进行有限元分析，得到各体系下结构的受力特性，针对3个体系下桥面板正应力进行叠加。结果表明：钢箱梁顶板的最大压应力为87．7MPa，满足规范要求；运用应力叠加进行钢桥面板计算是一种近似的方法，计算得出的结果一般偏于保守，但其精度可以满足设计要求。     

一种分析箱梁剪滞效应的广义杂交有限条法

文章推导出一种分析箱梁剪力滞效应的广义应力杂交有限条板壳单元,把组成箱梁的各个板块看成一个大单元,利用有限条方法来推导其平面内的单元刚度矩阵。研究结果表明,这种单元用于计算箱梁的应力分析具有很好的精度和效率,适合于分析箱梁的剪滞效应,它兼有应力杂交元和有限条法的优点。     

弯坡连续梁桥空间应力分析

采用空间板单元对实际的具有纵向坡度的弯连续箱梁桥进行了有限元分析,提出了各板的应力和位移分布规律,分析该类桥梁的危险区域,为实际桥梁的设计与施工提供了可靠的依据。     

不同承载结构形式承载能力的比较

计算了载荷作用下杆、梁以及拱中的应力;用弹性力学方法计算了梁和板的弯矩和变形;利用ANSYS软件计算了壳和板的应力和变形.计算结果的比较和得出的结论对工程实际具有一定的指导意义.     

分块预制改整体现浇空心板病害成因分析及其承载能力评定

将原设计为分块预制安装空心板改为整体现浇施工,板的受力状态由单向板转变为双向板。改变了施工方式却仍按原设计配置横向钢筋的空心板,往往容易出现超过规范限制的纵向裂缝,导致裂缝间的板块出现"单板受力"现象。对一座实际桥梁原设计为分块预制而施工时改为整体现浇的空心板病害原因进行理论分析;并应用MIDAS-Civil软件的梁单元和板单元,及ANSYS软件的Solid45单元分别建立了平面杆系模型、板单元模型及三维实体单元模型进行有限元分析;对内力及承载力计算方法进行研究,得出建立板单元模型计算内力既简便又可靠,及可采纳"荷载有效分布宽度"概念及初等梁理论公式计算承载力的结论;最后列出了3座空心板纵、横向弯矩的比例(约11.5%～16.1%)供工程人员参考。     

斜交框架地道桥的参数分析

基于平面杆系模型和空间板壳模型,对斜交框架双孔地道桥进行受力特性分析,探讨了两种计算模型的适用性。基于空间板壳模型,对结构宽跨比、斜交角度、地基的基床系数进行参数分析,得出结构参数对整体受力的影响规律。     

板壳及杆系混合结构有限单元法程序

本程序对板壳构件采用三角形平面单元。平面应力部分,以中面内的两个位移分量的一次式为位移模式;弯曲应力部分,以法向位移的三次式为位移模式。有关计算理论及公式见参考资料。     

无单元法求解平面框架的动力特性

以轴力杆、欧拉梁的无单元计算为基础,将简单构件的无单元动力特性分析推进到实际结构的无单元动力仿真.计算了一个11层钢筋混凝土高层结构,实现了无单元法求解多层多跨平面框架动力特性,达到了预期的效果,验证了无单元法求解平面框架结构动力特性的可行性和有效性.