钢管混凝土拱桥肋拱面内极限承载力全过程计算机模拟

采用钢管混凝土统一理论和多线性随动强化模型 ,并引入等效紧箍力 ,研究钢管混凝土肋拱面内极限承载力 ,给出了模拟钢管混凝土肋拱面内受力全过程的物理模型、力学模型、数学模型。通过模拟全过程的位移变化和极限承载力 ,对各个阶段的定性和定量分析 ,并与两个模型试验的比较 ,说明了该模型的适用性和正确性 ,模拟结果表明与试验结果吻合良好 ,并探讨了弹性极限值、屈服极限与极限承载力的比例关系。

钢管混凝土拱桥施工过程中考虑温度效应的预抬高量二阶分析

依照千斤顶斜拉扣挂悬拼架设钢管混凝土拱桥的施工工艺,采用力矩平衡原理推导出扣索索力表达式;在分析温度效应时考虑二阶效应,导出了预抬高量与扣索变形之间的关系。最后,以广西邕宁县邕江大桥为例,采用多个温差段分析温度对预抬高量的影响。研究表明,温差较大时对预抬高量有一定的影响,但二阶效应可略去。

千米级缆拱组合桥概念设计研究

采用给拱肋卸载及悬索桥不设锚碇的理念,提出一种新的桥梁结构体系——缆拱组合桥,其主要由主拱、主缆、主塔、边拱及主梁组成。通过选取适宜的垂跨比、矢跨比、拱轴线等参数来调整拱和缆分担主跨桥面荷载的比例,让缆承担更多荷载,从而拱肋得到大幅度卸载,既降低了其应力水平,又提高了稳定性,使缆拱桥的跨径可以超越拱桥。以1 008 m跨径为例,对缆拱桥进行概念设计,并通过有限元研究其结构强度、刚度、稳定性等问题。研究表明:缆拱桥不仅保留了悬索桥承载力高、拱桥刚度大的特点,同时还具有一定的美学价值。

钢管混凝土劲性骨架拱桥收缩徐变影响理论研究

采用混凝土徐变理论、变形协调、中值理论及平衡条件 ,并考虑混凝土的弹性后效及受四周约束作用的徐变特性 ,导出了混凝土徐变、收缩引起的截面应力重分布的表达式。公式简单 ,应用方便 ,并对万县长江大桥收缩、徐变模型试验进行分析 ,所得结果与模型试验较为吻合 。

CFST构件考虑长期荷载作用的设计荷载计算公式

利用混凝土徐变理论 ,并考虑混凝土的弹性后效及受四周约束作用的徐变特性 ,提出一个在长期荷载作用下钢管混凝土 ( CFST)构件任意形状截面构件的设计荷载计算公式 ,该公式涉及徐变特征值、钢管和混凝土的弹模比及截面几何特征、偏心等因素 ,可供编写钢管混凝土构件设计规范及设计人员参考 .

提高拱梁固结拱桥刚度的有效方法

拱梁固结拱桥通过主梁作为刚性系杆来平衡拱的推力,但也带来结构刚度下降的不利影响,这使该类拱桥在高速铁路上的应用受到了一定的限制,为了解决这个问题,提出一种新的拱桥加以解决.其做法是,首先在每条拱肋和主梁之间增加10根刚性斜杆与拱肋及主梁节段形成11个三角形结构,尽可能通过三角形角点对拱肋均匀约束,提高拱肋的线刚度;其次,保证有三角形角点落在原结构拱肋位移包络图的最大位移处及主梁跨中位置处,使主梁或拱肋的薄弱点得到加强,线刚度亦得到提高.研究表明,新型拱桥在材料增加很少甚至相同的条件下,其整体刚度均能大幅度提高.还对疲劳和温度响应作了深入的研究,通过有限元分析表明,该结构对疲劳和温度也有很好的适应性.新型拱桥良好的刚度特性对高速铁路桥特别适用.

收缩徐变对钢管混凝土拱桥影响的理论研究

采用混凝土老化理论及中值理论 ,并考虑了混凝土的弹性后效及混凝土受四周约束作用的徐变特性 ,对任意形状截面的钢管混凝土拱桥的应力重分布进行研究 ,推出了短期荷载作用下截面应力和在长期荷载作用下应力重分布的半解析表达式 ,提出相应的分析方法及实施步骤。分析表明 ,徐变收缩对钢管混凝土拱桥的截面应力重分布影响非常显著 。

钢管混凝土拱桥施工过程预抬高量二阶分析

依照千斤顶斜拉扣挂悬拼架设钢管混凝土拱桥的施工工艺 ,采用力矩平衡原理推导出扣索索力表达式 ,并考虑二阶效应分析了预抬高量与扣索变形之间的关系 .最后 ,以广西邕宁邕江大桥为例 ,分析预抬高量的二阶效应 ,从而可以得到更精确的预抬高量分析数据 ,供工程设计及施工人员参考 .

南宁大桥空间结构分析

探讨了新型拱结构———非对称性肋拱桥的造型特点,以广西南宁大桥为例,采用有限元程序ANSYS建立了全桥空间计算模型,分析了大跨度非对称外倾拱桥的受力特性。

建议一种有关岩土力学的屈服准则及其应用

以双圆锥准则为基础,采用解析几何的方法,建议了一种杜拉克-普拉格类屈服准则.利用现有大型有限元程序AN SY S在杜拉克-普拉格屈服准则下,按强度折减系数法求解边坡的安全系数.算例表明,采用所建议的屈服准则求得的安全系数与传统方法所得结果吻合良好,证明了该准则的可行性.

700m级中承式缆拱桥设计

随着拱桥跨径的增加,拱肋稳定性问题突出,且巨大的推力需通过系杆或基础平衡,大跨度悬索桥的庞大锚碇耗资巨大.针对这两个问题,结合拱和缆索的受力特点,提出一种新的桥梁结构体系--中承式缆拱桥.首先,在主跨和边跨均加入拱圈;其次,去掉悬索桥锚碇,将主缆锚固于边拱拱脚;最后,通过选取适宜的垂跨比、矢跨比及拱轴系数,保证结构在恒载作用下主缆张力、主拱推力、边拱推力在数值上基本相等,从而使结构处于无推力状态并达到改善结构力学性能的目的.给出了新型桥的具体结构形式和受力机理,并以700 m跨径为例对其进行设计研究,对其施工过程提出了设想.有限元计算分析表明:中承式缆拱桥的拱与缆索共同承担桥面荷载,与同条件下的连续拱桥相比,其强度承载力提高约25%,稳定承载力提高约70%,同时恒载作用下结构产生的水平力基本为0,为突破拱桥跨径奠定了坚实的基础.

哑铃形截面钢管砼短柱紧箍力有限元分析

采用有限元法对哑铃型截面钢管混凝土短柱进行分析,研究了不同混凝土标号和含钢率对其紧箍力的影响以及腹腔部分钢管和混凝土的应力分布等受力特性.结果表明,紧箍力随混凝土标号和含钢率的增大而增大,腹腔内混凝土大部分区域近似处于双向受压应力状态.

徐变对钢管混凝土拱桥拱肋截面应力重分布的影响

采用混凝土徐变理论及有限单元法 ,并考虑混凝土的弹性后效及混凝土受四周约束作用的徐变特性 ,对任意形状拱肋截面的钢管混凝土拱桥的应力重分布进行研究 ,推出短期荷载作用下截面应力和在长期荷载作用下应力重分布的半解析表达式 ,提出相应的分析方法及实施步骤。分析表明 ,徐变对钢管混凝土拱桥的截面应力重分布影响非常显著 ,如与外荷截作用下的应力相叠加 。

一种新的弹塑性本构矩阵及应用

利用非关联流动法则,在空间状态下基于M-C准则导出一种新的屈服准则以及相应的弹塑性本构关系,该屈服准则与M-C准则所得的塑性体应变增量完全相等,并体现了中间应力σ2对屈服的影响.并把新准则与其他准则在理论上进行了分析、比较.最后把本文提出的新准则与有限元强度折减系数法结合起来,通过对c、φ的等效替换,利用ANSYS通用程序进行边坡稳定分析,所得结果与极限平衡法吻合良好.

广西北海市机场航站楼整体及局部分析研究

以广西北海机场航站楼为工程实例 ,根据该工程的特殊性和复杂性 ,提出了整体分析和局部分析的有限元处理方法。研究表明 ,在拱顶节点的截面变化处出现明显的应力集中现象 ,说明了在大型结构中为确保结构的安全而进行二次分析的重要性 ,分析方法可供工程设计及有关研究人员参考。

RC刚架拱桥的板桁组合加固及动力特性

钢筋混凝土(RC)刚架拱桥常见的加固方法大多属于局部加强而非整体改造,因此对于改善结构受力性能的作用极其有限,难以满足我国现阶段公路交通荷载日益增大的需求。针对以上问题,文中首先提出了一种新型加固方法——板桁组合加固法,该加固方法在主梁两侧架设钢桁架,通过植筋、焊接、铺设钢筋网和浇筑混凝土等措施使钢桁架与主梁牢固连接,形成板桁组合结构,从而使结构受力从主梁受力体系转变成板桁组合受力体系,实现对结构受力的优化;然后,利用该方法对某刚架拱桥进行加固改造,通过有限元仿真模拟与桥梁动载试验,对该新型加固方法的有效性和实用性进行验证。结果表明:加固后结构自振频率有效提高;竖向刚度和承载力显著增大;结构一阶面内竖弯频率理论值较加固前提高80.5%,公路-I级荷载作用下加固后结构下挠值较加固前减小56.8%,混凝土构件应力水平较加固前减小10.9%~69.8%;该加固方法对结构的动力特性具有改善作用,加固后结构的竖向振动效应小于加固前且实测冲击系数远小于现行规范值,结构动力性能良好。

一类新的弹塑性单刚及其应用

利用弹塑性应变理论、有限元法及加权因子m提出一类新的弹塑性单刚．并用虚功原理导出了以微分表示的弹塑性总刚度方程．

基于Mises准则导出Tresca准则

基于Mises准则并采用正交流动法则和塑性位势理论求得塑性应变增量。在计算塑性功增量时不考虑s2作用,用能量原理导出Tresca准则,另外还用代数方法导出了s16),从而加r=2r与Lode角之间的关系:s16cos(θδ+π深了对Tresca准则的认识。其研究成果对解释现有屈服准则或提出新的屈服准则有重要的理论意义。

缆拱桥的结构形式和性能

提出了一种桥梁结构体系——缆拱桥,其结构的主要特征是缆索两端锚固于拱脚或其附近,荷载由拱肋与缆索共同承担.拱既是承重构件,又起到锚碇作用;缆既是承重构件,又起到系杆作用.给出了缆拱桥的具体结构形式,并对其结构强度、刚度、稳定特性及动力特性进行有限元分析.结果表明:与相同跨度及截面的系杆拱桥相比,缆拱桥的稳定承载力及强度承载力大幅提高,刚度略有下降.此外,缆拱桥造型美观,更容易做到力与美的统一,且其较高的稳定承载力和强度承载力为拱结构跨度提升提供了新的有效途径.

1000m级中承式拱桥试设计研究

针对拱桥随着跨径增大稳定性下降、且在移动荷载作用下容易发生剪切、弯曲变形等问题,提出了解决方案。在主梁和拱肋之间加入刚性杆件形成三角网,使三角网与拱肋、主梁形成连续的系列三角形。利用三角形稳定性,提高了主梁和拱肋的线刚度,从而提高结构的整体刚度。桥梁在移动荷载下,三角形必然受非节点荷载作用,降低了稳定性,设置吊杆、立柱以增加弹性约束,减少节点间的弯剪变形。此外,采用整体式节点,简化其构造,并采用预制拼装方法,施工方便快捷。给出了该方案的具体结构形式,阐述了力学原理,并对跨径1008m中承式拱桥进行试设计。有限元结果表明:该方案拱桥强度、刚度、稳定性及动力特性均满足要求,较传统拱桥具有更好的力学性能及经济性。