复合材料层合板考虑弯曲挠度和自振频率的优化设计

纤维复合材料层合板的刚度、稳定性及振动等问题都是设计中必须考虑的问题,国内外学者对“双向铺设”层合板考虑稳定、自振频率及弯曲挠度的铺层优化设计曾进行过研究,他们都是以各层板的铺设角为设计变量,然后用 Powell法或变尺度法逐次改变设计变量搜寻各层板的最优铺设角。我们对上述问题进一步进行了研究,论证了层板的拉伸-弯曲耦合刚度必定使层板的固有频率降低,使层板承受横向载荷的挠度增加,因而寻求提高固有频率或降低横向挠度的最优铺设层板必定是对称铺设结构。上述优化问题可以只对对称层板进行分析,进一步的分析还证明了上述优…     

独塔钢箱梁斜拉桥有限元模型分析

以西樵大桥为工程背景,采用MIDAS/CIVIL软件建立有限元模型进行分析计算。对独塔钢箱梁斜拉桥的成桥挠度、应力和自振特性进行了分析。分析结果表明: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,内力分配合理,并有一定的安全储备。     

梁柱复杂稳定性的非线性研究及其扩展

用强度失效的解析法研究了横向载荷和初始挠度对梁柱结构稳定性的影响,提出预拱度可以有效抵制横向载荷对结构稳定性的不利影响.在此基础上,通过解算横向载荷与初始挠度对梁柱稳定性的影响系数,即计算综合因子n的取值范围,解决了强度稳定综合理论方法预测结构稳定性的部分难题.最后用该方法对某船的甲板纵桁的稳定性进行了解算.结果可看出：横向载荷和初始挠度对纵桁这种刚性较强的构件的极限强度影响不大.     

悬臂拼装钢箱梁的温度场效应及控制

桥梁处于自然环境中,不可避免地会受到太阳辐射和周边环境的影响,其温度效应直接影响桥梁的成桥质量。文章首先通过对一个悬臂施工中的钢箱梁进行现场实测,得出钢箱梁的温度主要以竖向温度梯度为主,但还是会产生一定的横向温差的结论;其次,通过ABAQUS软件的温度-位移计算得出悬臂施工中的桥梁结构状态不同于成桥后的状态,如果忽略了横向温差,会产生较大误差的结论,所以在桥梁监控中,横向温差虽然较小,但该因素不可忽略。     

曲线钢箱梁桥步履式顶推施工横向倾覆稳定性影响因素的分析

曲线钢箱梁桥在步履式顶推过程中的横向倾覆稳定性控制至关重要。采用有限元方法及计算对可能影响到倾覆稳定性的因素,包括轴线偏移、支点脱空、支点纵横向间距、风荷载进行系统的分析。结果表明:中轴线偏移、支点的纵横向间距对结构的横向倾覆稳定性影响较大;在顶推过程中应严格控制中轴线偏移量,尽量增大支点的横向间距,合理控制支点的纵向间距;支点的脱空可能导致结构发生横向倾覆失稳,特别是外弧侧和边支点截面的脱空影响更大;在顶推过程中应严格控制各支点顶推力,使支点均衡受力,共同工作;当风荷载较小时,其对结构的倾覆稳定性影响较小。     

桥梁动挠度数据分析及应用研究

动挠度是桥梁动载试验一项重要的检测内容,通常用来分析桥梁的冲击系数。此外,动挠度曲线还可以用来分析计算桥梁的自振频率、阻尼比以及桥梁的影响线。以某两跨一联连续钢箱梁桥为工程背景,通过对实测动挠度数据的分析,详细介绍了桥梁的冲击系数、自振频率以及影响线的分析计算方法。     

简支梁桥荷载试验横向分布系数分析方法

在桥梁设计的内力分析中,横向分布系数的简化计算方法有多种.但通过荷载试验结果来分析桥梁在成桥状态下的实际横向分布系数,有待深入研究.本文通过对简支梁桥跨中挠度与横向分布系数之间的关系进行理论分析,认为可通过实测跨中挠度计算各梁的横向分布系数,并以某桥的荷载试验为例,以此分析成桥后梁与梁之间的实际横向联系效果.     

曲线钢箱梁桥吊装施工稳定性分析及控制

曲线钢箱梁桥是在匝道桥中应用较为广泛的结构形式,此结构形式提高了工程项目在建设使用中的安全可靠性,但在吊装过程中,有多种因素会影响到桥梁结构的横向抗倾覆稳定性,各影响因素的影响规律、控制指标和标准尚未很好地解决。针对曲线钢箱梁桥吊装过程的稳定性,借鉴钢桥设计规范中抗倾覆稳定性计算分析方法,研究吊装过程的稳定性,提出吊装稳定系数,计算分析稳定系数与吊点位置、曲率半径、梁段长度、倾斜角度以及风荷载的相关性。结果表明：不同吊装方法对横向抗倾覆稳定性影响不同,横风对稳定系数影响较大,通过对比3种施工方案可知,纵桥向吊点间距建议取为梁段总长的2/3左右。在吊装过程中,尽量保持各吊点钢丝绳工作的同步性,避免节段发生倾斜;在超过六级风时,建议停止施工。     

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.     

广州大桥主桥静载试验与分析

对广州大桥主桥进行了静载试验,将试验数据与ANSYS空间实体有限元模型的计算结果进行了对比分析,结果表明实测的桥梁纵向挠度分布曲线和各主梁应变横向曲线与理论计算结果一致,结构具有较好的变形恢复性能,该桥整体性能基本满足设计要求．     

正交异性钢箱梁桥面第二体系结构优化设计

在力学分析的基础上,建立了正交异性钢箱梁桥面铺装体系的力学模型,通过有限元计算,研究了正交异性钢桥面板铺装体系的力学特性。从铺装层厚度、材料、横隔板间距、钢板厚度以及梯形加劲肋刚度等方面,探讨了在弯沉值、应力、应变等约束条件下正交异性钢箱梁桥面第二体系的优化设计方法,给出了正交异性钢桥板各个参数的合理数值界限,将本文的结果与已建成的同类型桥相比较可知,本文的设计结果合理,可作为大跨径钢箱梁桥面板的依据。     

钢管混凝土拱—钢腹板PC箱型系梁组合桥梁

为减轻钢管混凝土拱梁组合体系桥的自重,提出了采用钢腹板(平钢腹板或波纹钢腹板)代替PC箱形系梁的混凝土腹板,从而形成钢腹板PC箱形系梁。以一座已建成的钢管混凝土拱梁组合体系桥为原桥,进行了钢腹板PC箱形系梁的试设计研究。结果表明,试设计桥由于减小了自重下的内力,降低了面内自振频率,从而改善了原桥的静力和抗震性能。此外,试设计桥经济性好且方便施工,说明钢管混凝土拱—钢腹板PC箱型系梁组合桥梁是可行的。     

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。     

风浪流耦合作用下跨海斜拉桥减振措施

为减小施工期间风浪流耦合作用下跨海大跨度桥梁的不利振动,提出了多种结构性减振措施,针对主跨720m三塔斜拉桥最不利施工状态,开展了波浪作用和风浪流耦合作用下桥梁动力响应分析,对比了不同减振措施的减振效果,分析了减振措施相关参数对其减振性能的影响规律。结果表明：针对可引发共振的规则波浪作用,采用“合龙前梁端连接临时钢索”的减振措施可以有效减小主梁端部竖向位移和塔梁交接处的塔柱横向弯矩,减振率分别为61.1%和30.2%;针对风浪流耦合作用,采用“钢箱梁横桥向倾斜设置临时钢索”的减振措施可以有效抑制主梁端部的竖向位移、横向位移和塔梁交接处箱梁横向弯矩,减振率分别为38.9%、15.1%和49.4%,且钢索设置较小的倾斜角度,减振效果更好。研究成果为风浪流耦合作用下跨海大跨度斜拉桥的减振措施设计提供了有益参考。     

曲线箱梁桥横隔板的加劲作用研究

曲线箱梁桥受力比较复杂,设计中常采用设置横隔板的方法来减小截面变形和应力。通过计算分析,得出如下结论：一般情况下,曲线箱梁跨中只设一道横隔梁即能满足受力要求;对于大曲率、小跨径、腹板较厚的曲线箱梁桥跨中可不设横隔梁,支点横隔梁也可适当减小厚度。     

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。     

钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算

为了研究钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算方法和影响其挠度变化的因素,将钢桁腹杆换算为具有等效厚度的换算钢腹板,对悬臂板纵向位移函数进行修正,再利用变分法原理推导综合考虑腹杆剪切变形和剪力滞效应的挠度计算公式.运用有限元软件ANSYS建立组合箱梁的有限元模型,对有限元数值计算值和理论计算值进行比较分析,并在此基础上研究高跨比和腹杆水平倾角对组合箱梁由腹杆剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度的影响.研究结果表明:对组合箱梁悬臂板纵向位移函数进行修正可提高挠度计算精度;对于处于合理高跨比的组合箱梁而言,其腹杆的剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度不可忽略;组合箱梁腹杆水平倾角仅会对腹杆剪切变形引起的附加挠度产生影响.     

平钢腹板－混凝土组合拱桥试设计研究

平钢腹板-混凝土组合拱是由平钢腹板和混凝土顶底板组合而成的新型结构.以主跨160 m的岭兜大桥为原型进行该新桥型的试设计研究.结果表明,试设计满足规范要求.与原桥相比,试设计桥梁可减轻拱圈自重约37%,并方便施工;与波形钢腹板-混凝土组合拱桥相比,能发挥钢腹板的抗压与抗拉作用,提高腹板的材料利用率,拱圈自重减少约6%,是一种具有应用前景的新桥型.     

整桥-温度-重载耦合作用下钢桥面黏结层力学分析

建立了整桥鱼脊骨模型和基于复合材料层合板单元的铺装层体系计算模型.首先分析了整桥应力场及局部梁段的温度场对防水黏结层的作用效应以及最不利工况,然后得到黏结层在重载、整桥应力场及日照温度场耦合作用下的最不利层间剪应力.计算结果表明:整桥应力场作用时,黏结层在受扭梁段受层间横向剪应力为主,而在受弯及受拉梁段受层间纵向剪应力为主;当日照温度场作用时,受层间横向剪应力较大;重载作用下,黏结层层间横向剪应力明显大于纵向剪应力,且与荷载集度呈线性关系.在整桥-温度-重载多场耦合作用下,分析得到黏结层的最不利受力状态,并基于贡献率的概念,分析了整桥应力场、日照温度场及车辆荷载各自对黏结层层间剪应力的贡献情况.车辆荷载作用对黏结层层间横向剪应力的贡献率仅为80.1%,对黏结层层间纵向剪应力贡献率为89.3%.     

独塔斜拉桥的理论分析与计算

通过能量法,假定梁的挠曲线为正弦级数,来推演斜拉索的受力性能.受荷形式为全部或部分均布荷载.该方法对初步设计中估算索力是一个简捷而有效的途径,可供设计人员参考.