大跨度钢管混凝土拱桥空间稳定与极限承载力的双重非线性分析

研究了大跨度钢管混凝土拱桥空间稳定与极限承载力双重非线性分析的有限元方法,开发了考虑核心混凝土拉裂的空间杆系有限元程序,弥补了大型通用软件的不足,并通过算例得到了混凝土拉裂对钢管混凝土拱桥稳定与极限承载力影响较大的结论。     

脱空钢管混凝土拱桥极限承载力数值分析

钢管混凝土拱桥在我国的应用越来越多,但拱肋中混凝土由于浇筑和收缩徐变导致的脱空问题在钢管混凝土拱桥中也越来越突出.这些脱空问题对既有拱桥的极限承载力是有害的,但结构承载能力是否降低及降低多少则少有研究.文章对该问题进行了深入的研究,得出了对既有钢管混凝土拱桥的评价和加固有益的指导性结论.     

大跨度钢管砼拱桥考虑初始几何缺陷对极限承载力影响的计算机模拟

在实际结构中,由于施工过程中的制作、安装等因素,初始缺陷是不可避免的.通过施加不同大小和形式的初始几何缺陷来研究其对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响,结果表明初始几何缺陷对承载力的影响是明显的,在实际工程中应予以重视.     

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.     

初始几何缺陷对大跨钢管砼拱桥极限承载力的影响

为分析初始几何缺陷对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响程度，利用有限单元法，通过施加不同大小和形式的初始几何缺陷来研究其对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响。模拟结果表明，初始几何缺陷对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响是明显的，在实际工程中应予以重视。     

钢管混凝土拱极限承载力计算及相关参数分析

采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱极限承载力计算方法,对两个模型拱进行了极限承载力计算及相关参数分析.在该方法中,对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型,该模型假定钢管与混凝土完全粘接,钢管对核心混凝土的套箍作用体现在以一维形式表达的核心混凝土的应力-应变关系曲线之中.针对材料非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点,采用单元内设小元的方法(相当于子结构),编制了非线性有限元程序.在该程序中,计算模型完全是基于小元层次进行的,比如:单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而成,单元节点的残余力由小元节点的残余力构成,故只需改变单元内小元个数这一个参数,就可实现对结构的重新划分,极大地降低了非线性方程组的阶数,且方便实用.在程序计算结果得到模型试验结果验证的基础上,还分析了套箍系数、截面含筋率及混凝土强度对结构极限承载力的影响.     

钢管混凝土拱极限承载力计算及相关参数分析

采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱极限承载力计算方法,对两个模型拱进行了极限承载力计算及相关参数分析.在该方法中,对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型,该模型假定钢管与混凝土完全粘接,钢管对核心混凝土的套箍作用体现在以一维形式表达的核心混凝土的应力-应变关系曲线之中.针对材料非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点,采用单元内设小元的方法(相当于子结构),编制了非线性有限元程序.在该程序中,计算模型完全是基于小元层次进行的,比如:单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而成,单元节点的残余力由小元节点的残余力构成,故只需改变单元内小元个数这一个参数,就可实现对结构的重新划分,极大地降低了非线性方程组的阶数,且方便实用.在程序计算结果得到模型试验结果验证的基础上,还分析了套箍系数、截面含筋率及混凝土强度对结构极限承载力的影响.     

钢管混凝土拱极限承载力计算及相关参数分析

采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱极限承载力计算方法,对两个模型拱进行了极限承载力计算及相关参数分析．在该方法中,对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型,该模型假定钢管与混凝土完全粘接,钢管对核心混凝土的套箍作用体现在以一维形式表达的核心混凝土的应力一应变关系曲线之中．针对材料非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点,采用单元内设小元的方法(相当于子结构),编制了非线性有限元程序．在该程序中,计算模型完全是基于小元层次进行的,比如：单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而成,单元节点的残余力由小元节点的残余力构成,故只需改变单元内小元个数这一个参数,就可实现对结构的重新划分,极大地降低了非线性方程组的阶数,且方便实用．在程序计算结果得到模型试验结果验证的基础上,还分析了套箍系数、截面含筋率及混凝土强度对结构极限承载力的影响。     

微膨胀钢管混凝土膨胀性能与极限承载力试验研究

以膨胀剂掺量为参数,对微膨胀钢管混凝土试件进行膨胀性能和极限承载力的试验研究.试验结果表明,混凝土由于膨胀剂的加入,补偿收缩效果明显,能够产生自应力防止脱空现象的发生;同时在钢管的紧箍力下,核心混凝土处于3向受压状态,能与钢管协同工作,从而提高钢管混凝土构件的极限承载力.通过对理论计算值和试验实测值的比较,钢管膨胀混凝土承载力不宜用钢管混凝土承载力公式进行计算,容易造成材料浪费.     

钢管混凝土格构柱极限承载力实用计算公式

在理论分析基础上,提出钢管混凝土格构柱长细比折减系数计算模型及等效长细比计算公式,并改进等效长细比计算公式.同时,利用数值计算方法对不同混凝土强度、钢材强度、缀条横截面积、缀条布置形式、偏心率、长细比的钢管混凝土格构柱构件的承载力进行仿真计算,并在改进的等效长细比基础上,分析它们对长细比折减系数的影响.结合数值计算结果及长细比折减系数计算模型,提出长细比折减系数计算公式.利用本文提出的长细比折减系数计算公式及规程CECS28:90中双系数乘积公式对构件极限承载力进行计算,并与数值计算结果及试验结果进行比较.研究结果表明:在改进的等效长细比基础上,混凝土强度、钢材强度、缀条横截面积、缀条布置形式对长细比折减系数的影响很小,可以忽略;3种计算方法计算结果吻合良好,验证了本文提出的长细比折减系数计算公式的正确性.     

钢管混凝土拱桥拱轴线施工误差影响分析

选取单圆管、哑铃型、桁式截面的钢管混凝土拱桥各一座,建立有限元模型,分析了面内外、正反对称拱轴线施工误差对成桥状态下使用受力性能和极限承载力的影响.研究结果表明:目前桥梁施工规范中对钢管混凝土拱桥拱轴线施工误差的限定是较为合理的,其对钢管混凝土拱桥正常使用状态下的受力性能以及极限承载力均影响较小.     

下套拱加固石拱桥复合拱圈极限承载力研究

下套拱加固石拱桥形成的复合拱圈由石块、砂浆、混凝土和钢筋四种材料组成,而且属于二次受力结构,受力复杂.采用分离模型和整体连续体模型相结合的方法,提出复合拱圈的极限承载力有限元计算方法.有限元计算结果与试验结果吻合良好,表明有限元计算方法能够反映复合拱圈的受力性能.应用该方法,对某实桥进行了分析,结果表明,复合拱圈在半跨均布活载和L/4集中活载联合作用下的破坏模式为四铰破坏,第二个铰出现时荷载已达极限荷载的77.9%.复合拱圈的极限承载力随着集中活载占总活载的比例的增大而减小,随加固层厚度和配筋率的增大而增大.加固层混凝土的强度对复合拱圈的极限承载力影响较小,因此,加固层不必采用高强混凝土.     

下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥受力分析

东莞大汾北水道桥为主跨128m的下承式钢管混凝土刚架系杆拱.本文以该桥为分析对象,建立了全桥空间有限元计算模型,对结构进行静力分析和动力特性分析,着重进行了结构弹性一类稳定与抗震性能分析,以为此类桥型设计提供参考.     

钢管混凝土拱桥可靠度分析

为了研究由于施工产生的误差对结构可靠度的影响,针对铜管混凝土拱桥的特点,采用应力叠加法(也即极限状态设计法)模拟了钢管混凝土拱桥成桥过程,运用响应面法结合FORM计算了结构体系可靠度.分别计算了拱桥拱轴线设计高度及拱轴线下降0.3 m两种荷载工况下的结构体系可靠度.计算结果表明按1/2跨截面影响线布载时桥粱的可靠指标最...     

钢管-钢管混凝土复合拱桥静力性能研究

应用经实桥测试验证的有限元模型,以管内混凝土填充长度系数为参数,对钢管-钢管混凝土复合拱的结构内力、截面应力、拱肋挠度、极限承载力和弹性一类稳定系数进行了分析.分析结果表明:复合拱的主要优势在于稳定性方面,管内混凝土填充至L/4处较合适,但应注意变刚度截面应力的控制.     

空钢管桁肋式拱桥主拱部分极限承载力分析

运用大型有限元软件ANSYS,同时采用3种分析极限承载力的方法(线性屈曲法,几何非线性法与同时考虑几何非线性和材料非线性法),对设计中的空钢管桁肋式拱桥———湘江特大桥主跨的主拱进行极限承载力计算分析.分析结果表明,在计算空钢管桁肋式拱桥极限承载力时考虑双重非线性方法求解极限承载力得出的结果比线性方法更符合实际情况.     

钢管-钢管混凝土复合拱桥的车桥共振分析

在福鼎山前大桥动载试验的基础上,建立了桥梁—车辆相互作用的力学模型,应用有限元分析的方法计算山前大桥的车辆振动效应,并讨论了车辆行驶速度和桥面平整度等对该型桥梁冲击系数的影响     

考虑徐变的钢管混凝土拱桥动力分析

随着钢管混凝土应用的逐渐增多,对实际工程非常重要的徐变问题也日渐突出,而徐变对钢管混凝土结构动力响应的影响还研究甚少.为此推导了钢管混凝土轴心受压构件的徐变计算方法,建立了丫髻沙大桥有限元模型.实际测量值与已有研究成果对比表明,建立的有限元模型能够反映实际结构的动力和静力特性.基于继效流动理论和钢管混凝土统一理论,计算分析了徐变对丫髻沙大桥自振频率和动力响应的影响.结果表明徐变对桥自振频率和动力响应影响较大,特别是在徐变发生的早期阶段.     

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.