考虑节点刚度随机性的焊接钢筋部品变形计算方法研究

为量化钢筋部品刚度,从受力机理角度出发,基于试验和理论分析,提出考虑刚度随机性的焊接钢筋部品变形计算方法。从受力机理的角度提出三向转动刚度独立力学求解模型,考虑钢筋直径的影响,设计了105组T形焊接钢筋试件及两类加载固定试验装置,开展分级加载试验;在此基础上,考虑焊接节点转动刚度随机性,提出基于蒙特卡洛随机抽样的焊接钢筋部品变形计算方法,并分别开展了6个焊接钢筋网片和6个钢筋块体试验进行验证。结果表明:钢筋焊接节点刚度与钢筋直径有关,当焊接条件相同时,钢筋直径越大,焊接节点刚度越大;同一钢筋直径组合的焊接节点转动刚度基本符合正态分布,3个方向的转动刚度R x>R z>R y;钢筋焊接节点刚度与焊接节点断面面积基本呈线性关系;竖筋和横筋连接节点刚度对钢筋部品变形影响显著,所采用的节点刚度取值方法计算的焊接钢筋部品变形偏差均在10%以内,与传统刚接和铰接方法相比,变形计算精度大幅提高,变形计算方法合理。

温州瓯江北口大桥施工期索夹抗滑移控制

温州瓯江北口大桥为主跨2×800 m的三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,主跨钢桁梁采用1000 t缆载吊机大节段吊装,施工期索夹受力大、索夹螺杆紧固力损失大,索夹滑移风险高。为给施工期索夹滑移风险评估和抗滑移控制措施提供依据,在《公路悬索桥设计规范》(JTG/T D65-05—2015)索夹抗滑移系数计算公式的基础上,考虑索夹上临时荷载、主缆轴力增加引起的主缆直径变小和主缆丝股重新排列、螺杆时变效应造成的索夹螺杆紧固力损失,提出适用于大跨悬索桥施工期的索夹抗滑移系数计算方法,分析主要参数对施工期索夹抗滑移系数的影响,并评估该桥施工期索夹抗滑移风险,提出索夹抗滑移控制措施。结果表明:钢桁梁吊装过程中,索夹倾角变化大,应采用当前施工阶段索夹倾角计算施工期索夹抗滑移系数,主缆轴力增加引起主缆直径变小是造成索夹滑移的主要原因之一;该桥除主跨跨中钢桁梁节段对应索夹抗滑移系数满足规范要求外,其余索夹抗滑移系数均不满足规范要求。根据索夹滑移风险评估结果,采取紧固索夹螺杆的抗滑移控制措施,并明确了该桥索夹螺杆紧固次数和时机。该桥采取索夹抗滑移控制措施后,施工过程中索夹均未出现滑移现象。

超大型钢壳沉井夹壁混凝土施工足尺模型试验研究

常泰长江大桥基础采用钢壳混凝土沉井结构,钢壳沉井注水着床到位后,浇筑20.5m高水下混凝土,钢壳沉井夹壁狭长、结构复杂、混凝土浇筑落差大,水下混凝土施工质量难以保证。开展钢壳夹壁水下混凝土施工足尺模型试验,设计2个1.4m×5.5m×5.5m(宽×长×高)钢壳夹壁节段模型,研究水下混凝土施工工艺。研究结果表明,首封混凝土采用不分散混凝土,其余混凝土采用自密实水下混凝土,配合导管法工艺施工时,沉井夹壁水下混凝土浇筑质量满足自流平、自密实和抗离析要求。尽量将导管布置在对自密实混凝土流动有阻挡的夹壁或拐角处,以改善混凝土局部离析情况。

空间主缆悬索桥主缆线形控制方案研究

空间主缆悬索桥施工过程中主缆横桥向线形和成桥线形相差过大,导致吊索下锚点无法插入锚杯。首先总结空间主缆悬索桥上部结构施工重难点,给出空间主缆悬索桥主缆线形控制方案研究思路和吊索安装时的偏角计算方法,以主跨1 060m空间主缆悬索桥—新建川藏铁路大渡河桥为例,对空间主缆索主缆线形进行计算分析,得到不同对拉装置布置方案对主缆线形、和对拉装置内力的变化规律。计算表明,在跨中布置3道对拉装置,可满足吊索安装需求。

三重檐攒尖顶仿古楼阁模型的仿真分析

基于三重檐攒尖顶仿古楼阁缩尺模型的仿真分析需求,通过合理选择模型构件的截面尺寸和截面并运用SAP2000结构计算软件建模给模型施加等效荷载,最后通过SAP2000软件的计算得到模型的内力图和变形图以及节点位移反应谱图,并通过内力图来校核构件的强度。

泉州湾跨海大桥“假悬臂”施工合龙顺序研究

泉州湾跨海大桥为9联3×70m连续刚构桥,为了取消深海区域每联边跨临时支架,相邻联边跨主梁采用“假悬臂”施工,主梁达到最大悬臂状态时,合龙顺序直接影响施工过程中结构应力和线形。研究表明,不同合龙顺序结构最大应力和线形相差较小;环境降温对结构内力影响较大,先合龙每联边跨后合龙中跨为最优合龙方案,主梁选择环境温度较低时刻进行合龙;施工过程中交接墩交接缝相对变形较小,竖向和横桥向变形<1cm。

基于实测挠度的PC梁桥长期预应力损失研究

桥梁结构在长期使用过程中预应力损失估算偏低,是造成大跨径预应力混凝土变截面箱梁桥或连续刚构桥(简称PC梁桥)普遍开裂和过度下挠的一个重要原因。长期预应力损失与施工工艺、环境温度、荷载、混凝土收缩徐变、预应力筋松弛等因素有关。为了研究PC梁桥成桥后预应力损失发展规律,提出了一种基于桥梁实测挠度的预应力损失计算方法,考虑了混凝土裂缝导致截面刚度下降以及对挠度影响,给出了混凝土开裂后的梁体刚度折减公式,计算过程简单,实用性强,并以虎门大桥辅航道桥多年实测挠度数据验证所提出方法的可行性。研究成果可为同类桥梁的设计与施工提供参考。

基于三维实体元的预应力混凝土变截面桥梁长期性能分析

预应力混凝土变截面梁桥空间效应较为突出,顶、底板和腹板理论厚度差异较大,杆系模型很难揭示结构成桥后收缩徐变作用下的时变效应。本文对比分析了ACI209、CEB-FIP(1990)和B4三种收缩徐变模型差异,采用Fortran语言编写ACI209、CEB-FIP(1990)和B4收缩徐变子程序,采用三维实体单元对比分析并揭示了PC变截面梁桥在不同收缩徐变模型作用下中跨跨中挠度、中跨跨中底板压应力和腹板主拉应力变化,B4模型下结构长期挠度呈不收敛的发展趋势,中跨1/4至中跨1/2区域内主拉应力相对于其他区域对竖向预应力损失更为敏感。计算分析表明,桥梁截面应力处于合理成桥状态,能有效抑制结构长期下挠。

预应力筋松弛变异对PC梁桥长期性能影响研究

PC梁桥开裂和下挠与预应力筋长期预应力损失过大密切相关。针对环境温度和预应力不均匀性对预应力筋松弛和结构挠度的影响进行研究,提出一种考虑温度和预应力不均性的松弛损失计算公式。研究表明:高温作用会加快预应力松弛速率;预应力分布不均匀也会增加预应力损失。综合考虑这2个不利因素对PC梁桥长期挠度和结构应力影响是较大的。

多塔悬索桥中塔效应简化分析方法

针对多塔悬索桥结构存在的"中塔效应"设计难题,目前多采用有限元方法试算寻找中塔纵向刚度合理范围,存在建模复杂、计算工作量大等不足。基于刚度分配原理,以塔顶不平衡力与塔顶偏量协调为收敛目标,给出了一种多塔悬索桥中塔效应简化分析方法,并依托瓯江北口大桥项目对该简化分析方法的适用性进行了检验。研究了中塔纵向刚度、缆鞍摩擦系数等参数对多塔悬索桥中塔效应的影响。并通过响应面分析方法,基于主跨跨径、车道数、缆鞍摩擦系数等参数给出了中塔纵向刚度取值范围推荐公式。结果表明:该简化分析方法计算结果与有限元解偏差较小,能够快速得到最不利汽车活载下中跨挠跨比参数及索鞍处主缆抗滑移安全系数;对于800 m主跨多塔悬索桥,当中塔纵向刚度大于4 MN/m时,结构基本能够满足规范竖向刚度的要求,挠跨比大于1/300;当中塔纵向刚度提升至20 MN/m时,结构即能满足1/400的挠跨比设计要求;当中塔刚度大于80 MN/m时,中塔的最大塔偏量小于0.3 m,但塔顶不平衡力大于27000 kN,对于中塔顶主缆抗滑要求不利;将缆鞍摩擦系数从0.15提高到0.3,可有效削减中塔效应对桥塔纵向刚度取值的限制作用;中塔纵向刚度取值范围推荐公式可为多塔悬索桥中塔刚度初步设计提供快速解算方法和校核依据。