波形钢腹板工字梁的等效计算模型及稳定性分析

基于变形与应变能相等的原则,提出波形钢腹板工字梁的等效平直钢腹板计算模型。通过波形钢腹板直板段与斜板段应变分析,推导了波形钢腹板工字梁及等效计算模型的应变能,建立等效惯性矩与等效扇性惯性矩,利用平直钢腹板工字梁的临界荷载计算公式,对波形钢腹板工字梁进行稳定性分析。研究结果表明:该方法简单、便捷,对波形钢腹板工字梁的稳定分析准确、有效;建立的等效惯性矩与翘曲惯性矩仅取决于截面及波形钢板尺寸,不受工字梁的边界条件、跨径等因素的影响,具有良好的适应性。

分缝护栏致空心板梁桥L型裂缝预应力控制方法研究

为提高护栏分缝桥梁的耐久性和承载力,以台金高速公路杨司高架桥预制空心板梁桥为背景,研究通过施加预应力控制因护栏分缝引起L型裂缝的有效性,并针对既有桥梁加固和新建桥梁设计提出通用的有效方法。采用Abaqus软件建立既有桥梁和新建桥梁的有限元模型,研究车道荷载作用产生的应力放大效应;分析预应力筋布置高度和长度对边梁梁底应力的影响及对既有桥梁护栏分缝导致的预应力损失;在此基础上,提出L型裂缝的预应力控制方法。结果表明:边梁应力放大系数随桥梁跨径和护栏高度的增加而增大,其取值范围为[1.42,2.14];预应力筋布置高度越低,边梁跨中梁底应力越大;预应力筋布置长度越短,既有桥梁梁底应力越大,对新建桥梁应力没有影响;分缝护栏对既有桥梁施加预应力产生损失,对新建桥梁不会产生预应力损失;在边梁跨中施加相应的预应力,可有效抵消跨中的应力集中效应,防止主梁跨中产生L型裂缝。

既有混凝土空心板梁桥提升承载能力分析与验证

为了验证某省324国道上的既有空心板梁桥提升改造后的力学性能,依据现行规范对该桥进行了承载能力检算,按照道路提升改造荷载标准进行了静动载试验。结果表明,该桥静载试验荷载效率系数满足JTG/T J21-01—2015 《公路桥梁荷载试验规程》规定,实测挠度、应力值均小于理论值,应力校验系数与挠度校验系数均符合规范要求,实测基频大于有限元模型理论值。由此表明,该桥加固后能够满足现行规范《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中的I级公路荷载等级要求,且具有一定的安全储备,不必拆除重建。研究方法与所得结论对同类桥梁的力学性能状态评估具有借鉴意义。

某钢筋混凝土现浇连续空心板梁桥承载能力检测评定分析

本文以某主梁存在大量超限裂缝的钢筋混凝土现浇连续空心板梁桥为工程背景,针对桥梁的检测结果,采用有限元分析检算与现场荷载试验相结合的方法,分析对比试验及理论数据并结合检算结果对桥梁承载能力进行综合评定,分析结果表明该桥梁承载能力不满足规范要求。该桥的检测评定方法可为同类桥梁的检测评估加固提供参考。

基于裂缝特征的钢筋混凝土板式结构评估研究

基于 4片钢筋混凝土板梁室内试验的裂缝特征 ,经回归分析及结构非线性分析 ,建立了以裂缝统计特征推测结构的受压区高度、变形曲率 ,进而预测结构配筋率的方法 ,从而达到对结构性能进行有效评估的目的。该方法简便可行 。

Q500qE高性能钢工型梁极限承载力研究

为评估Q500qE高性能钢梁的塑性水平和安全储备,设计Q500qE高性能钢和Q345qD普通低合金钢全尺寸试验工型梁,通过模型试验和有限元分析方法进行极限承载力研究。结果表明:Q500qE高性能钢梁有较好的塑性,不会因为屈强比大而发生脆性破坏;Q500qE与Q345qD工型梁的荷载—位移曲线以及塑性发展过程类似,均没有出现明显的屈服平台;两者不同塑性发展阶段作用荷载与材料的名义屈服荷载的比值基本相等,说明Q500qE高性能钢梁有与Q345qD钢梁基本相同的安全储备。试验梁加载过程各关键作用荷载对应的挠度有限元计算结果与试验值基本一致,误差较小,表明本文有限元分析中选用的多线性随动强化模型模拟高性能钢的本构关系是合理的。

多肋火灾下混凝土T形梁桥实体剪力滞比研究

为研究多肋火灾下混凝土T形梁桥的剪力滞变化规律,以横桥向5片T形梁组成的混凝土简支梁桥为背景进行分析。采用ANSYS建立混凝土T形梁桥多肋火灾模型,分析多梁肋在对称火荷载作用下,混凝土T形梁桥实体剪力滞比的变化特征。结果表明：所有梁肋受火时,随火温持续时间的延增,剪力滞比呈指数曲线趋势逐渐增加,且处于负剪力滞分布状态;单侧半跨5片梁肋受火,火温持续时间在20min内时,剪力滞比变化明显,火温持续时间在20～60min时,剪力滞比基本回至初值,且随火温持续时间的延增,剪力滞比时程曲线逐渐向初始状态靠拢,走势平坦;桥跨方向非连续梁肋受火,近火梁肋剪力滞比显著。

梁板桥拓宽后新桥各主梁沉降变形分布模式研究

为提出宽幅空心板梁桥拓宽后新桥各主梁合理的沉降变形横向分布模式,以京沪高速公路(江苏段)扩建工程中某宽幅空心板简支梁桥为背景进行试验研究与有限元分析。制作1∶4实体缩尺试验模型,监测新旧桥基础沉降差分别为1,2,3mm时新桥各主梁的沉降变形,并利用Origin软件对沉降变形数据进行拟合分析处理;利用MIDAS FEA软件建立全桥体单元有限元模型,进一步分析并拟定该沉降变形横向分布状态的曲线方程。结果表明:宽幅空心板梁桥拓宽时,在新桥基础沉降作用下新桥各主梁的竖向沉降变形横向分布模式与以往假设为线性分布模式时偏差比较大,应予纠正;综合考虑相关性和精度问题,在新桥基础沉降作用下新桥各主梁的沉降变形横向分布模式假定为二阶曲线比较合理。

用ANSYS对T梁和空心板梁桥进行结构仿真分析的研究

本文介绍桥梁三维造型系统Bridge3D软件和大型通用有限元软件ANSYS的接口程序的开发。用接口程序能够将Bridge3D中的桥梁参数转换成用ANSYS进行结构三维仿真分析的三维实体单元结点数据,并对T梁桥和空心板梁桥进行全桥空间仿真分析。通过ANSYS的计算结果与荷载横向分布理论的计算结果相比较,分析与讨论了简支T梁桥和空心板梁桥荷载横向分布计算方法的适用性及其精确性问题。

槽形梁设计、研究与体会

结合上海市轨道交通6号线槽形梁施工图设计,着重介绍槽形梁设计、研究以及一些个人体会。

预制主梁现浇道床板的槽形梁研究

结合跨度为 2 9.96m的足尺槽形梁模型试验 ,采用有限元分析方法 ,模拟预制主梁现浇道床板的施工全过程 ,分析了槽形梁在制作与正常使用阶段下的受力与变形特性 ,讨论了槽形梁道床板的剪力滞、有效宽度、道床板与主梁间的纵向水平剪应力、腹板的主拉应力以及支点不均匀沉降对槽形梁受力的影响 ,检算了槽形梁的竖向刚度 。

车辆荷载谱作用下简支T梁力学性能

由自编程序VLS(vehicle load spectrum——车辆荷载谱)构造随机车辆荷载谱,利用有限元程序将一般运行状态下的随机车辆荷载谱加载于简支T型钢筋混凝土梁上,模拟该梁在车辆荷载通过时的动力响应,得到了T梁位移时间历程曲线以及梁压区混凝土和拉区钢筋的应力时间历程曲线,并分析了压区混凝土和拉区钢筋的疲劳性能。结果表明:车辆荷载谱作用下T梁动挠度大于汽车-20和挂车-100静荷载作用下的挠度;压区混凝土及拉区钢筋的最大应力均介于汽车-20和挂车-100静荷载作用下的应力值之间;T梁疲劳寿命可达到2×106,但不超过2×107;拉区钢筋不能够满足混凝土规范关于疲劳验算的规定,需要进行验算。

槽形梁结构在轨道交通中的应用与发展

综述槽形梁的结构特征、分类情况及在桥梁中的应用发展状况。介绍国内外典型槽形梁桥的断面形式、跨度、墩台形式等设计详情,对比相关设计参数,罗列了常用的槽形梁施工方法。最后,对槽形梁在应用中存在的问题和研究发展趋势提出几点看法。

高性能预应力混凝土空心板梁系列优化设计研究

在前期实验室单板受力性能试验和2座试验桥工程建设成功经验基础上,进行了跨度13～25m、宽度1 2m、采用C80高强混凝土和1860级高强低松弛预应力钢绞线的新型双拱门式断面(空心率为45%～64%)预应力混凝土空心板梁系列优化设计。与普通强度等级预应力混凝土空心板梁进行的对比分析结果表明,高性能预应力混凝土空心板梁具有明显的技术经济效益,并可由原材料消耗的减少和路基高度的降低带来环境保护方面的社会效益,具有较好的工程推广应用价值。

一种基于冲击响应的装配式板梁桥铰接缝病害动力评估方法

提出一种基于冲击响应频响函数和模型修正理论的装配式板梁桥铰接缝病害动力评估方法。将铰接缝整体平均刚度作为待识别变量,以特定频率段内的频响函数相关性指数构造目标函数,改进既有的有限元模型修正技术,从而实现对病害铰接缝的定位以及损伤程度的定量识别。数值分析结果表明:利用文中所提方法可实现对全桥多个铰接缝不同程度病害的同步识别,且计算效率高;所提方法抗噪能力较强,可保证收敛到全局最优解;冲击荷载施加位置和测点布置位置对病害识别结果影响较小。对某装配式板梁桥进行现场动力试验,更新改造前后评估结果与桥梁实际状态相符,从而从实际应用角度证明所提方法的可靠性和实用性。

实心板桥荷载效应及提载效果分析

早期修建的桥梁受当时建造水平制约、自然环境侵蚀、材质劣化等因素影响,服役性能难以满足日益增长的交通量需求。依托忻州市境内普通国道调查数据,结合有限元模拟,开展实心板桥在公路-Ⅱ级荷载、汽-15级荷载作用下的结构响应分析及碳纤维布加固提载效果分析。研究表明:早期汽-15级荷载等级的实心板桥采用碳纤维布加固方案难以达到提载至公路-Ⅱ级荷载等级要求。

UHPC填充加固受损钢筋混凝土T梁受弯试验研究

为了研究受损钢筋混凝土T梁的加固方法与加固后的受弯性能,设计了2个T梁试验模型,对在受损区填充超高性能混凝土(UHPC)加固后T梁的受弯承载性能开展了研究,获得了T梁试验模型的破坏模式、荷载-竖向变形曲线、应变、开裂形态等试验结果。研究结果表明,在受损区填充浇筑UHPC的加固效果比较理想,通过对UHPC-NC界面进行合理处理,能够恢复并提高试件的开裂荷载与受弯承载力,UHPC与T梁混凝土之间界面良好的黏结性能保证了界面剥离发生在混凝土T梁基体开裂后,这能有效地提高加固后T梁的耐久性。

钢筋混凝土T梁受弯性能试验与数值模拟研究

为了研究钢筋混凝土T梁的受弯性能,笔者设计了全长3.6m的T梁试验模型,采用模型试验与有限元分析方法开展研究。研究结果表明,混凝土T梁的受弯破坏模式与混凝土矩形梁不同,表现为主钢筋屈服、荷载不再增长;T梁破坏时,受压区混凝土已经进入塑性阶段,但是并未达到极限压应变;采用非线性有限元分析得到的受弯破坏模式、荷载-变形曲线与试验测试结果吻合较好,极限荷载模拟值与试验值的相对误差为4.52%,文中采用的有限元模拟方法能够准确模拟钢筋混凝土T梁的受弯行为。

两跨连续斜交梁桥振动台试验研究

选取了斜交角、配箍率和轴压比等设计参数,对两跨连续斜交梁桥进行结构动力特性分析和单向地震动输入下结构的地震反应分析。以福建省高速公路某座斜交梁桥为工程背景,设计制作了一座1/5缩尺两跨连续混凝土斜交梁桥试验模型,结合振动台模型试验和数值模拟分析,研究斜交梁桥地震响应及震害特点。振动台模型试验结果表明:不同场地类别的地震动及同一场地类别但不同的地震动作用下,结构的加速度响应、位移响应差别较大;在相同斜交角时,轴压比越小,加速度和位移响应越大;当轴压比相同时,斜交角越小,加速度和位移响应越大。从试验可知,在斜交桥设计中,合理选择斜交角对桥梁动力性能有很大的影响。

城市轨道交通高架工程中槽型梁吊装施工过程的力学特性分析

以城市轨道交通槽型梁为研究对象,采用精细化有限元方法,研究其吊装过程中平衡受力及不平衡受力的力学特性及安全性。结果表明:平衡吊装时,吊点处主应力略大于混凝土抗拉强度,应在吊点区域采取加强保护措施;当吊点存在高差时,槽型梁不平衡吊点附近区域混凝土应力明显增大,混凝土被拉裂。建议施工过程中严格控制槽型梁吊点高程,避免不平衡吊装,并确保吊装过程的安全性。研究结论可为城市轨道交通槽型梁施工提供技术参考。