大跨简支钢箱梁顶推及高位落梁施工关键技术

以长沙盼盼路上跨京港澳高速公路立交桥工程为依托,针对其桥下交通繁忙、顶推坡度大、落梁总高度高等难点,提出一种钢箱梁大坡度步履式顶推及高位落梁施工方法。钢箱梁拼装完成后,在预拼场先行施工部分桥面附属设施并配重,随钢箱梁同步顶推,从而减少后期桥上高空作业;在大坡度引桥上方进行钢箱梁顶推施工时,通过后支点循环分级升梁,调整钢箱梁线形;在临时支墩上进行高位落梁时,在钢箱梁底板上设置落梁吊挂系统,采用子、母双重循环方式,通过在步履机搁墩、步履机滑箱和置换墩之间反复“倒顶”,将高位落梁转换为连续分级低位落梁;通过分析各个工序转换时顶推及落梁系统的高程匹配与约束条件,建立适用于一般情况的系统高程计算式,给出合理的参数范围。

红水河特大桥主梁钢-混结合段传力机理分析

贵州红水河特大桥主桥为主跨508m的混合梁斜拉桥,主梁钢-混结合段采用承压传剪式,其连接断面小,受力复杂。为验证红水河特大桥钢-混结合段的构造设计,在分析和明确其传力层次与传力路径的基础上,采用ANSYS有限元软件建立钢-混结合段的混合单元模型,分析了恒载及1.6倍超载工况下钢-混结合段的受力情况。结果表明:在1.6倍超载工况下,连接件的抗剪安全系数为1.2,满足设计要求;;主要传力单元承担的轴力比例相近,受力均衡,传力构造设计合理;钢梁埋入段与混凝土的界面接触粘结效应对内力的传递有较大贡献,在设计中可考虑其作用。

空间预应力钢束精细化有限元建模方法

为了建立同时包含平弯和竖弯的空间曲线预应力钢束连续平滑模型,在有限元分析中考虑空间预应力钢束的各项力学效应,提出了基于相贯线的空间预应力钢束精细化建模方法,确定了钢束、孔道与梁体三者之间的节点对应连接方式,并给出了相应的建模程序.首先采用辅助实体相贯的方法,建立了空间预应力钢束的连续平滑几何模型;然后沿该空间曲线建立孔道实体,并与混凝土主梁进行布尔运算,实现钢束、孔道与梁体三者之间的节点对应连接.以贵州红水河特大桥钢-混结合段的建模与分析为例,计算结果表明:与传统的约束方程法相比,采用本文方法计算得到的梁体最大局部压应力降低26.3%,应力集中现象明显改善;钢束有效应力分布平顺、无波动,更符合实际情况.

考虑摩擦、脱空及限位非线性的活动支座模型

为模拟桥梁结构活动支座的单向受力或非对称受力行为及摩擦滑移、脱空、限位等非线性特性,提出了一种活动支座单元模型。模型由2个节点组成,包含点-点接触单元、间隙-滑动组合单元及非线性弹簧单元3种类型的单元。单向受压行为及摩擦滑移效应采用弹性库仑摩擦模式的点-点接触单元模拟,单向受拉行为采用非线性弹簧单元模拟,限位功能采用间隙-滑动组合单元模拟。以贵州红水河特大桥半漂浮体系斜拉桥为例进行建模与地震响应分析,结果表明:支座非线性从整体上改变了上部结构和下部结构的连接刚度,使得桥梁上部结构的峰值纵向位移降低,主塔底部的峰值纵向弯矩增大;支座单元模型可有效模拟活动支座的各项非线性效应,反映其在地震作用下的全过程受力情况。

局部有限元模型边界条件的直接传递方法

提出一种将整体分析得到的节点力或节点位移直接传递到精细化局部有限元模型的方法,即部分混合单元法。沿精细化局部有限元模型周边建立一组过渡单元,该组过渡单元采用与整体模型一致的单元类型和模拟方式,其外侧边界上的节点与整体模型节点的相对坐标对应,内侧边界与精细化局部有限元模型采用基于面约束的方式连接。在外侧边界上根据节点坐标对应施加整体分析获得的节点力或节点位移,过渡单元就可直接将边界条件传递到精细化局部有限元模型。通过贵州红水河特大桥钢-混结合段的精细化有限元分析,验证了本文方法的实用性和有效性。

空间预应力钢束平滑建模及张拉过程模拟方法

提出一种空间预应力钢束连续平滑模型的建立方法,以及提出考虑钢束与孔道之间摩擦、滑移等相互作用的张拉过程模拟方法。基于空间预应力钢束为一条柱面相贯线的本质特性,采用辅助实体相贯的方法建立其连续平滑模型;通过建立孔道实体并与主梁进行布尔运算,实现孔道轴线与钢束节点的一一对应;采用法向点-点接触单元模拟摩擦滑移;采用预紧单元模拟张拉。分析表明:辅助实体相贯法建立的连续平滑模型优于传统空间坐标合成法建立的空间折线模型;采用接触单元与预紧单元组合模拟张拉过程,可反映钢束节点与混凝土内部节点之间的摩擦、滑移等非线性效应,钢束呈整体受力状态,优于传统的初应变法。

预应力筋张拉与锚固分析的接触-预紧单元模型

为准确分析预应力混凝土结构的力学效应,提出预应力钢束张拉和锚固模拟的接触-预紧单元模型。建立孔道实体与混凝土梁体布尔运算并控制划分得到钢束与孔道的一致网格后,调整节点坐标系,在钢束节点与孔道节点之间建立法向点-点接触单元模拟接触、摩擦和滑移等相互作用,在钢束张拉端与锚板之间建立预紧单元并采用多荷载步加载模拟张拉和锚固过程。以空间曲线钢束算例分析表明,与传统锚固损失估算的面积试算法相比,接触-预紧单元模型计算得到的锚固损失最大相对差约5.0%,具有较高的精度;与传统预应力效应分析的约束方程-初应变法相比,接触-预紧单元模型中钢束呈整体受力特征,更符合预应力钢束的实际工作状态。

灵敏度的模态区间分析方法及其在不确定性参数识别中的应用

由于存在区间过估计及无法获知结构响应表达式的问题,区间灵敏度分析方法难以广泛地应用于实际复杂结构中。为此,提出一种基于响应面的灵敏度模态区间分析方法,该方法在区间响应面模型上分别对每个区间参数进行模态区间扩张得到响应区间,进而计算相对模态区间灵敏度,通过比较相对模态区间灵敏度即可判断结构响应对参数的敏感程度。通过数值算例探讨响应面形式对计算结果的影响,阐述灵敏度区间分析与灵敏度模态区间分析的优缺点。最后以钢板试验及钢筋混凝土拱桥不确定性参数识别算例来验证所提方法在复杂结构分析中的可行性。灵敏度分析结果表明该方法有效地解决区间过估计问题,提高了灵敏度分析的精度。对参数在多个范围内的灵敏度分析,所提方法具有较高的计算效率。参数识别结果表明将逆响应面与模态区间分析结合可避免区间优化过程,在保证精度的前提下,提高了参数识别效率。

考虑数据不确定性的结构损伤识别Bootstrap-BC_a法

传统的基于概率统计分析的结构损伤识别方法通常需要人为假定不确定性参数服从某种概率分布,当此假设与现实不符时,可能导致损伤误判。为此,结合频响函数与Bootstrap相关理论,提出一种考虑测量数据不确定性的结构损伤识别Bootstrap-BC_a法。首先根据结构损伤前后的多组结构响应识别相应各单元的刚度损伤系数δ_i^u和δ_i^d;进而采用Bootstrap-BC_a法分别估计各个单元的δ_i^u和δ_i^d在置信度为95%下的置信区间;最后通过所定义的结构损伤可能度指标PDI和单元损伤程度指标DLI来确定结构各单元的损伤可能性和损伤单元的损伤程度中值及区间。以数值算例来验证所提方法的可行性及可靠性,并分别讨论了数据不确定度、原始样本个数对损伤识别结果的影响。结果表明所提方法在考虑测量数据不确定性的情况下,仅需少量样本即可准确地识别出单元的损伤位置和损伤程度,具有一定的工程应用价值。

格构柱高墩-连续板梁桥的动力稳定性研究

宁波南站枢纽改建工程的深基坑工程采用一座临时铁路桥维持既有线运营,线下基坑与其他区域基坑同步开挖,为保证基坑开挖过程中临时铁路桥的运营安全,该桥设置实时动态安全监测系统。以宁波南站枢纽改建工程临时铁路桥为研究对象,基于ANSYS平台,采用点—点接触单元结合"位移耦合法"编制系统非线性动力响应分析程序,基于ANSYS文件管理功能和重启动分析功能,编制考虑非线性影响的摄动法动态特征值分析程序,分析该临时桥在最不利基坑开挖阶段下列车运营的动力稳定性,为该桥的动态监测工作提供重要依据。

基于二次浇筑全过程的连续箱梁桥开裂研究

该文采用Ansys对中小跨度连续箱梁桥采用二次浇筑方式施工的全过程进行了模拟,对梁体裂缝产生的原因进行了研究。在考虑支架-梁体总体变形、支架与地基非弹性沉降、水泥水化热、混凝土早期特性等因素的综合影响下,通过时变时程分析,研究了支架和基础非弹性沉降对梁体混凝土开裂的影响。研究表明:非弹性沉降是决定桥梁混凝土是否开裂的重要因素。通过支架体系整体沉降量和沉降差等量化指标,给出临界开裂状态所对应的非弹性沉降组合。

基于ANSYS的深水栈桥钢管桩压弯稳定性计算

提出一种基于ANSYS的深水栈桥钢管桩压弯稳定性计算方法。在深水栈桥设计计算中,采用APDL编制数值程序,建立栈桥全部下部结构的有限元模型并进行静力计算;在后处理中,将各根钢管桩入土段中双向弯矩矢量和最大的节点作为等效嵌固点,根据等效边界条件确定各根钢管桩的计算长度,从而依据现行《钢结构设计标准》进行钢管桩的双向压弯整体稳定性计算。算例分析表明:采用此方法,钢管桩入土段中双向弯矩矢量和与标准解的偏差仅0.4%~4%,且桩周土的m值越大,偏差越小,优于传统方法;等效嵌固点深度是影响钢管桩稳定应力水平的关键因素,此方法根据“嵌固”的定义确定钢管桩等效嵌固点深度,计算结果准确可信,可实现对钢管桩压弯稳定性的批量计算与优化。

桥梁钢-混结合段试验模型加载多目标优化

混合式叠合梁斜拉桥钢-混结合段的受力分析,通常采用有限元分析与试验相结合的方法。模型试验的加载方式与加载力,需要通过模型设计,并保证其与实桥受力状态一致来确定。以红水河大桥为例,建立了实桥结合段有限元模型并对其加载,提取其中关键截面内力,换算得到对应缩尺模型位置的内力;选取钢-混结合面处的内力作为目标值,加载位置与荷载作为优化变量,其他各截面内力作为约束条件,建立新的数学模型;结合遗传算法对该数学模型进行优化,获得了最优的加载方案。

考虑接触热阻及热-流耦合的混凝土水化热分析

提出一种考虑大体积混凝土与基岩的接触热阻及冷却管与混凝土之间流动传热的水化热分析方法。采用面-面接触单元模拟混凝土与基岩之间的热接触效应,采用热-流耦合单元模拟冷却管与混凝土之间的流动传热过程。以某大跨度上承式钢管混凝土拱桥为背景,对天然冷却和水管冷却两种条件下拱座的水化热温度场进行了仿真分析。结果表明:热接触效应对大体积混凝土芯部温度影响很小,而对基岩与混凝土交界面附近的温度分布影响较大,在大体积混凝土水化热分析中,宜考虑基岩接触热阻的影响。

后张法预应力筋锚固损失计算的虚拟张拉法

针对后张法预应力筋锚固损失计算的已有数值方法中,正、反向摩阻对称的基本假设与实际不符的问题,提出一种基于有效内力作用的“虚拟张拉法”,采用APDL编制了适用于任意线形预应力筋锚固损失计算的非对称数值程序,并形成自定义的宏命令。将预应力筋内部某点作为虚拟张拉端,将该点锚固损失前的有效内力作为虚拟张拉力,对预应力筋进行反向虚拟张拉计算,根据反向张拉区段内的伸长量变化建立变形协调方程,采用逐次搜索的方法确定回缩终点位置,从而得到最终锚固损失。通过3个典型曲线预应力筋算例分析表明:该文虚拟张拉法计算得到的反向摩阻区段长度和预应力筋沿程锚固损失值与解析解高度吻合,最大相对误差仅0.19%,计算精度远高于已有数值方法。

浅谈公路工程质量缺陷的处理

工程质量是公路工程建设的生命。如何提高工程质量,尽量减少和避免质量缺陷,并对质量缺陷采取行之有效的措施,进行正确处理是摆在广大工程技术人员面前的首要问题。主要介绍了提高工程质量的控制措施及质量缺陷的处理方法。

配合政府停电法律风险防范研究

根据对《行政强制法》第六十一条规定的理解,"断电"属于行政强制执行方式之一,作为具体实施"断电"行为的供电企业在该行政强制过程中应扮演好配合、辅助行政机关的角色,并通过树立法律风险意识、对行政机关的作出的行政决定进行事前法律审查、事中证据收集、事后证据保存等方式建立完善的法律风险防范机制。

试析如何进行旧桥维修加固工作

根据原先的交通承载量而建设的桥梁工程已不能适应现阶段交通运输的发展,逐步成为交通质量病害、交通承载力不及等问题的高发区。道路桥梁维护和加固成为现今交通建设工程的重要组成部分。本文结合作者多年工作实践经验,对旧桥维修与加固工作进行简单论述,以供参考。

基于ANSYS的砼泵车臂架系统流固耦合模态分析

基于ANSYS建立了五节砼泵车臂架系统的空间有限元模型,对砼在管道中的输送过程进行了模拟,分析了砼输送至各节管道时臂架系统的流固耦合动力特性。结果显示,在考虑流固耦合作用的情况下,臂架系统的振型基本与空管状态下相同,相应的各阶频率均比空管低,且随着砼充满管节数量的增多,频率呈降低趋势。表明流固耦合作用对臂架系统动力特性的影响主要是使其频率降低,而对其振型影响很小。

多尺度有限元建模与分析的部分混合单元法

提出一种用于结构多尺度有限元建模与分析的部分混合单元法,实现整体宏观模型与局部精细化模型边界条件的直接传递.将宏观模型的一部分附加建立到精细化模型的周边,该部分单元外侧边界节点的相对坐标与宏观模型一致,从而根据节点坐标对应施加整体分析获得的节点力或节点位移;该部分单元内侧边界的低维度单元与精细化模型的高维度单元之间采用多点约束或基于面约束的线-面接触单元连接,以保证不同尺度模型在界面的变形协调.通过组合梁算例分析表明：部分混合单元法的位移计算结果与目标解精确符合,应变计算结果在断面中心处误差为0.3%～4.4%,在断面侧边缘局部小范围最大误差约7.9%,该方法相对于整个结构的多尺度混合单元模型,在保证计算精度的同时,大大减轻了建模工作量和计算成本.