基于有限元模拟分析混凝土桥梁接缝性能

为分析混凝土桥梁接缝性能,运用理论知识借助有限元软件对单键齿胶接缝和三键齿胶接缝中的不同水平约束力以及不同胶层厚度对胶缝的抗剪性能影响进行模拟分析,同时分析单键齿胶接缝抗剪性能和环氧树脂弹性模量之间的关系,研究结果表明:其他条件保持不变的情况下,当水平约束力增大和当胶层厚度增大时,单键齿胶接缝对应的抗压强度和极限抗剪承载力都随之增大;在单齿胶接缝的胶层厚度相同的情况下,当水平约束力增大时,对应模型的主拉应力变小,单键齿胶接缝的最大承载能力提升;其他条件保持不变的情况下,当水平约束力增大和胶层厚度增大时,单键齿胶接缝对应的抗压强度和极限抗剪承载力都随之增大;在三键齿胶接缝中胶层厚度相同时,当水平约束力增加时,整个模型的所能承受的主拉应力减小;在三键齿胶接缝中水平约束力相同时,当胶层厚度增加后,整个模型的最大主拉应力变大;当一定范围内的环氧树脂弹性模量增加时,对应的单键齿胶接缝最大抗剪承载力也随之增加。

悬索桥空间主缆分析

为了确定悬索桥空间主缆恒载线形,根据已有的二维模型,提出了一个三维主缆线形计算方法.直接从三维索的几何方程和平衡方程出发推导了索形迭代计算方法,该方法将三维主缆投影到2个平面上分别考虑几何边界条件和力的平衡条件,考虑了倾斜吊杆的影响,引入梯度迭代法,推导了三维主缆的迭代方程,给出了具体计算分析的迭代流程;采用C++语言编制了主缆三维恒载线形分析程序CF3D.基于该方法和程序对一座悬索桥的主缆进行了恒载线形的迭代计算分析.研究结果表明:该方法精度完全能满足工程计算要求,迭代计算出的主缆线形平顺。该方法具有使用方便、精度高等优点,适用于多跨空间缆索悬索桥.

大跨径钢桥面铺装体系多目标优化设计

将大跨径钢桥的正交异性钢桥面和其上的铺装层作为钢桥面铺装体系整体进行多目标优化设计。取大跨径钢桥面铺装体系造价及铺装层表面极限应力最小化两类指标构造目标函数,在此基础上建立多目标优化设计的数学模型。采用评价函数中的线性加权和法进行求解,开发了钢桥面铺装体系结构多目标优化设计程序,以国内某大跨径钢桥为对象,采用多目标优化设计方法,给出钢桥面铺装体系中各参数的合理界限。应用国际通用有限元软件SPA93程序对其进行验证,结果表明,应用多目标优化设计方法对大跨径钢桥面铺装体系设计是可行的。研究成果可为大跨径钢桥面铺装体系结构的设计提供理论依据。

聚酯玻纤布加筋沥青混凝土桥面铺装性能研究

通过脉冲荷载下的反射裂缝模拟试验和轮载作用下的反射裂缝模拟试验,对聚酯玻纤布和玻纤格栅材料抗反射裂缝的能力进行比较,并对加聚酯玻纤布后粘结层的粘结性进行了评价。

钢箱梁桥桥面铺装层动态响应分析

主要针对动态荷载作用 ,对桥面铺装层结构参数敏感性作了分析 ,揭示了结构参数对桥面铺装层应变的不同于静态荷载作用时的影响方式 .计算以典型结构为基础 ,变化各种参数 ,考察得到的频率或铺装层最大横向正应变 ,定性或定量地分析了参数变化对铺装层的间接或直接影响 .间接影响是基于结构频率的变化情况 ,低阶频率在参数变化前后发生明显变化的 ,表明该参数对铺装层应变影响较大 ,反之则可能较小 .直接影响是通过铺装层最大横向正应变的变化而得到 .分析显示 ,动荷载作用下 ,箱梁宽度、下部结构、顶板厚度、U肋厚度、荷载通过的横向位置等均对应变产生了较大影响 ,而箱梁高度对应变的影响不大 .

多向测力球型钢支座力学性能分析及参数选取

多向智能测力支座是在普通球型钢支座的基础上开发的一种新型支座,它以内部设置有测力元件的球型钢支座为核心部件,包含数据自动采集处理与传输模块,能够自动测量桥梁竖向和任意方向水平荷载、定时传输测试数据,具备桥梁受力状态实时分析和预警等功能。多向测力支座的力学性能分析涉及到几何、材料、接触非线性问题。本文利用大型有限元分析软件ANSYS建立多向测力支座有限元模型,着重对测力元件的力学性能进行分析计算,得到其应力分布规律,为多向测力支座的设计和选用提供参考。

基于运行模态法的动力总成刚体模态试验研究

介绍两种基于运行模态法的动力总成刚体模态参数识别方法,即频域分解法与时域随机状态子空间辨识法。发动机怠速工况下,运行模态法可以识别出动力总成悬置系统在垂向跳动与绕侧向俯仰的刚体模态,并且可以识别出动力总成怠速激励下的谐波模态;而动力总成受到白噪声激励,运行模态法可以识别出动力总成悬置系统的全部六自由度刚体模态。从对比可知,运行模态法识别的模态参数与常规试验模态法结果基本一致,表明利用工况激励法进行模态参数识别是行之有效的。

西陵长江大桥沥青铺装大修工程关键技术

为解决西陵长江大桥钢桥面沥青铺装大修中遇到的工程技术难题,对设计控制指标、设计计算方法、试验检测方法、旧桥面清除方法等进行了研究。在对西陵长江大桥旧桥面铺装病害调查、沥青铺装体系力学模型计算、极限低温调查的基础上,采用铺装表面弯拉应变与铺装——钢板界面剪应力作为铺装材料疲劳设计控制指标,提出长寿命防水粘结层设计,并提出实用的试验检测方法与指标。在沥青铺装现场温度测试的基础上,建议提高沥青混合料车辙试验的温度标准与动稳定度指标。在对旧桥面铺装材料与结构分析的基础上,提出旧桥面清除方案。在对旧钢板抛丸除锈试验段基础上,解决清洁度与粗糙度指标之间的矛盾。研究结果表明:旧铺装机械清除以保护钢板为主,半桥施工应考虑配重、安全防护、环境保护;两遍抛丸除锈采用不同粒径钢丸可解决清洁度与粗糙度的矛盾;多跨连续叠层梁模型计算的铺装表面弯拉应变与界面剪应力作为疲劳设计指标基本可行;采用抗拉强度结构系数提高极限低温下的沥青混合料弯拉应变技术要求是可行的;铺装高温稳定性设计应提高温度标准,动稳定度指标可根据设计交通量确定。

提高集成化车辆动态称重仪精度结构设计

以提高车辆动态称重精度为目的。从两方面提出了改善措施:在分析车辆通过秤态势的受力情况的基础上,设计了一种高精度的集成化动态称重仪结构;针对动态称重实际的波形,设计了一种新的数据处理方法。从而提高了动态称重精度。

高精度集成化车辆动态称重仪结构设计与实验验证

以提高车辆动态称重精度为目的。从两方面提出了改善措施:在分析车辆通过秤态势的受力情况的基础上,设计了一种高精度的集成化动态称重仪结构和高精度称重质量的计算方法;针对诸多因素对行驶称重系统的输出值产生影响,提出了结合神经网络的计算模型,从而提高了动态称重精度;经试验验证得到了本行驶称重系统可用于交通数据采集和辅助实施超载检查。

大跨径钢桥沥青铺装疲劳应变三结构体系计算方法

为解决钢桥面沥青铺装疲劳设计应变没有解析公式的问题,进行了整桥平面弯曲应变简化计算模型、钢箱梁扭转横向弯拉应变计算简化模型、局部钢桥面沥青铺装叠层梁应变简化模型等3个结构体系的分析,采用弹性支承多跨连续梁模型与弹性地基梁模型,结合拉索当量支撑刚度、主梁抗弯刚度、钢箱梁截面抗扭刚度、桥面板加劲肋当量支撑刚度等作为计算参数,分析全桥最不利布载、最大偏心布载、最不利局部布载等3种布载方式,分析得到了3结构体系模型下钢板表面的弯拉应变计算方法。3结构体系计算结果表明,荷载作用下加劲肋造成的铺装表面横桥向弯拉应变对总应变的贡献率为80%以上,即使考虑设计车队荷载,主梁平面弯曲造成的铺装表面弯拉应变对总应变的贡献率不足15%,主梁扭转造成的铺装表面弯拉应变对总应变的贡献率超过15%。

钢桥面铺装多联轴荷载的当量轴数研究

多轴荷载与单轴荷载间的等效是路面设计轴载换算的重要问题之一。根据疲劳等效原则、轴间影响系数与复合梁疲劳能耗研究确定钢桥面铺装多轴荷载的当量轴数。采用3-DFEM分析单轴、双联轴、三联轴荷载匀速移动时钢桥面铺装控制点的应力响应,确定临界轴距与多轴荷载的轴间影响系数;设计用于复合梁疲劳试验的仿真荷载块,并采用仿真荷载块对环氧沥青混凝土铺装复合梁进行动态加载测试;根据铺装层的耗散能与轴间影响系数推算出双联轴与三联轴荷载的轴型系数。结果表明,多轴荷载的临界轴距宜按0.6倍横隔板间距控制,双联轴与三联轴荷载的当量系数分别为1.39与1.86。

UHPC-SMA 层间静力性能与疲劳寿命相联性

选择热熔型改性环氧树脂202及高黏高弹沥青PG100这两类典型黏层材料,开展UHPC-SMA复合试件层间静力性能及疲劳性能试验与分析,以探究层间在受剪、受拉不同静力破坏模式下的异同点及关联性,分析剪切静力指标与剪切疲劳寿命的潜在联系.研究表明,温度对层间黏结性能有明显影响,随着环境温度的上升,层间拉拔强度、剪切强度大幅度下降,黏层疲劳寿命也显著降低;黏层202的附着力拉拔强度、剪切强度、剪切刚度、层间黏结能、疲劳寿命均明显高于黏层PG100,前者温度稳定性优于后者;附着力拉拔强度与剪切强度两者具有线性相关性,拟合优度高达0.936,表明拉拔试验用于工程现场初步评估UHPC-SMA层间黏结性能是合理可靠的;黏层202和PG100的剪切静力指标与剪切疲劳寿命密切相关,剪切静力指标越高,剪切疲劳寿命越长,其相关性排序为:层间黏结能IBE>层间剪切强度ISS>剪切刚度IS,拟合优度分别为0.984、0.945、0.779;IBE综合考虑了黏层承受剪切力的大小以及黏层抵抗剪切变形的能力,表征着UHPC-SMA抵抗剪切过程中的能量消耗,可以作为评估层间黏结性能及预测黏层疲劳寿命的重要指标.

水泥混凝土桥面力学响应影响因素分析研究

不同的桥面铺装结构参数、荷载形式、环境条件、桥梁跨径及层间接触条件等都会对沥青铺装层的力学响应产生影响,因此,有必要分析这些因素对水泥混凝土桥面铺装结构的应力应变状况的影响,为铺装层的设计和施工提供理论依据。

简支转连续桥梁预制梁时效性影响研究

由于项目成本和工期的限制,预制梁施加预应力前的养护龄期及梁场存梁时间离散性较大,这将引起混凝土材料的徐变规律的改变,从而对后期连续梁桥的内力分布产生影响。文章利用数值计算方法研究加载龄期和存放时间对后期连续梁结构的内力分布的影响,并提出相应的工程设计及施工建议。

基于叠层连续梁模型的钢桥面沥青铺装轴载换算方法

为完善钢桥面沥青铺装设计方法,对轴载换算方法进行了研究。在现行沥青路面设计规范轴载换算方法的基础上,基于不同铺装材料疲劳试验结果,提出轴载换算指数n的建议值。在此基础上,有别于现行规范固定轴载换算计算参数的方法,提出根据铺装材料的不同,选用动态轴载换算参数的理念。采用构造纵桥向单位荷载作用下跨中横桥向荷载弯矩影响线的方法,修正叠层连续梁模型的荷载参数与当量支承刚度参数。利用修正后的叠层连续梁模型,得到轴数系数C1的计算公式。在考虑铺装材料疲劳性能的基础上,利用叠层连续梁模型计算得到轮组系数C2的建议取值。计算结果表明,除现行规范考虑的轴距与轮距外,横隔板间距、U肋间距等对钢桥面沥青铺装的轴载换算有显著影响,采用现行规范参数带来的最大计算误差可能达17倍。

UHPC-沥青面层黏层动态剪切性能

为探究超高性能轻型组合桥面UHPC-沥青面层黏层材料动态力学性能,采用伺服液压系统UTM-30对UHPC-SMA界面施加动态剪切荷载,通过5℃、15℃、25℃、35℃、45℃、60℃六种温度和0.1 Hz、0.5 Hz、1 Hz、5 Hz、10 Hz、25 Hz六种加载频率下动态剪切试验,获得热熔型改性环氧树脂202、高黏高弹改性沥青PG100两种典型黏层材料的动态剪切模量和相位角的变化规律;基于时间-温度等效原理和Sigmoidal函数,采用最小二乘法拟合得到动态模量主曲线和相位角主曲线.试验研究表明:动态模量随着温度的升高而减小,随着频率的增加而变大;而相位角却随着温度的升高而变大,随着频率的增加而减小;黏层材料具有黏弹性材料动力响应特征.在相同温度、相同频率下,树脂202的动态模量明显大于沥青PG100,其相位角明显小于沥青PG100,且随着温度的升高这种现象更明显;60℃时,树脂202动态模量仍大于1.13 MPa,而沥青PG100仅为0.15 MPa左右;树脂202比沥青PG100具备更好的抗剪性能.UHPC-沥青面层黏层最不利工况为高温与低频,与25℃、25 Hz(相当于120 km/h)相比,60℃、5 Hz(相当于30 km/h)条件下,树脂202、沥青PG100的动态剪切模量分别下降34.9%、88.8%.树脂202、沥青PG100动态模量主曲线拟合优度R2分别为0.993、0.996,相位角主曲线拟合优度R2分别为0.978、0.989,回归方程的拟合度优良.通过动态性能主曲线,不仅可以获得高频率和长时间下的材料特征,同时也可以预测黏层材料的寿命和长期使用性能.

FRP桥梁人行道栏杆工程应用效果研究

结合实桥栏杆结构形式设计、结构受力计算、结构模型试验和工程应用检验,介绍新型纤维增强复合材料(FRP)桥梁人行道栏杆工程应用效果的全新研究结果。这种新型栏杆的结构形式为FRP拉挤型材标准构件采用榫铆连接工艺制成的FRP栅栏型栏杆,具有结构形式简单、结构自重较轻、超载安全性较好、温变伸缩自由且不露痕迹、结构造型美观、耐蚀性和保洁性优、工业化施工程度高、质量和工期可控性强、工程造价合理、使用期维修养护节省等优点。对于腐蚀介质环境桥梁及后期维修养护较难或成本较高的桥梁,这种新型栏杆具有明显的技术、经济优势。

基于TAITHERM的混凝土T梁温度场分析

以武汉市某立交桥为工程背景,利用当地气象资料,通过大型有限元软件ANSYS和TAITHERM建立了混凝土T梁桥的三维温度场计算模型,将计算结果与实测温度数据进行对比,验证了所建模型的效率和精度;通过数据拟合和统计分析得到了武汉地区混凝土T梁桥的极端有效温度和最不利温度梯度;对武汉地区混凝土T梁温度场的变化规律进行了分析总结,可为同类型T梁温度场分析与预测提供参考。

混凝土桥梁的FRP-沥青混凝土桥面铺装结构

介绍了一种用于混凝土桥梁的能使得桥道梁(板)长效防水实现、并可增强与铺装结构界面连接的纤维增强复合材料(FRP)-沥青混凝土桥面铺装结构,该铺装结构的结构形式为FRP铺装基层与常规沥青混凝土铺装面层的组合铺装结构,其最显著的结构特点是铺装结构各层的刚度梯度变化趋于平缓,及铺装结构与桥道梁(板)的结构整体性增强。进行了路用性能试验及实体工程应用。研究表明:该铺装结构是使混凝土桥梁铺装结构和桥道梁(板)的结构耐久性均得以提高的铺装结构形式。