一种新的动态回弹模量有限元实现方法

美国在2004年通过NCHRP 1-37A项目提出了用于路基土评估的新的动态回弹模量模型。该模型由于考虑了体应力和偏应力的影响,已得到广泛应用。然而,目前对于该模型的有限元实现均采用基于等效动三轴试验的等效切线模量进行材料点的局部迭代。为克服该实现方法在复杂应力状态下因模型简化带来的偏差,基于广义虎克定律推导了该回弹模量模型的精确一致切线刚度矩阵。通过编写的ABAQUS用户自定义材料子程序(UMAT)对轴压和围压加载情形进行有限元模拟,发现新推导的有限元实现方法较现有基于等效三轴试验的简化方法具有更高的计算效率和精度。最后对典型沥青路面结构的分析表明,为提高复杂应力状态下路基响应计算精度,在路面结构分析中采用基于当前应力状态的一致切线刚度矩阵代替等效切线刚度矩阵是十分必要的。

高陡横坡段桥梁桩基设计计算方法及工程应用

在西部山区修建公路或铁路,常需将桥梁桩基设置在高陡横坡上。与平地上的桥梁桩基相比,位于横坡上的桥梁桩基受力与变形更为复杂,而相应的设计计算方法亦落后于工程实践。在前人研究的基础上,进一步分析了高陡横坡段桥梁桩基的受力特性,建立了其受力与变形分析的简化计算模型,并借助有限差分法,对个特征桩段的挠曲变形微分方程进行求解,从而提出了高陡横坡段桥梁桩基设计计算方法。最后,以张-花高速中某桩基工程为例,分别利用规范法和本文计算方法进行计算,结果对比分析表明,本文计算方法与规范法吻合较好,而本文计算方法既能够考虑了桩顶复杂荷载的影响,又能够考虑边坡荷载的作用,由此设计的基桩更为合理安全。

山区斜坡段桥梁基桩屈曲稳定性分析

根据山区斜坡段桥梁基桩的承载机理,考虑桩前岩土体弱化效应,建立斜坡段桥梁基桩屈曲稳定性分析简化计算模型;建立山区斜坡段桥梁基桩桩-坡体系的总势能方程,并利用能量原理及变分法进行求解,导出基桩屈曲临界荷载及稳定计算长度公式;然后,通过与模型试验结果进行对比分析,验证理论解答的可行性;结合有限元法探讨桩身弹性模量、自由段长度、桩径以及嵌固深度等因素对某实体工程桩稳定性的影响。研究结果表明:基桩存在一临界嵌固深度;桩径及埋入比对基桩稳定性影响较大;弹性模量对基桩稳定性影响较小。

横向冲击作用下高桥墩的几何非线性动力稳定性

考虑大变形的影响,建立了高桥墩在横向冲击荷载作用下的非线性动力学基本方程式;通过位移形函数假设,采用伽辽金积分方法得到了时间变率的动力学控制方程;对时间变率的非线性微分方程进行数值求解,给出了不同冲击荷载作用下不同柔度高桥墩的位移响应曲线以及其从产生横向振动到失稳的全过程,得到了横向冲击时高桥墩失稳的临界冲击荷载和失稳时刻;通过数值算例比较了三角形和矩形冲击荷载作用下高桥墩的荷载-位移响应曲线;分析了横向冲击力幅值、冲击区域大小、冲击持续时间、高桥墩柔度、桥面质量大小对位移幅值响应曲线、临界冲击荷载、失稳时刻的影响。结果表明:无论是在矩形还是三角形形式横向冲击作用下,随着冲击区域的增大高桥墩的振动幅值变大;桥面简化质量越大,高桥墩失稳的临界冲击载荷越小;柔度越大时,高桥墩失稳的临界冲击荷载幅值越小;对于矩形冲击,当冲击持续时间大于1s后,冲击持续时间的增加对高桥墩的稳定性无明显影响;对于三角形冲击荷载,随着冲击持续时间的增大高桥墩的振动幅值变大。

地基水平运动时高桥墩的动力屈曲仿真分析

将高桥墩简化为一端固支一端简支的受压杆,考虑大变形和混凝土的特殊本构关系,通过仿真分析得到在不同强度地震波下高桥墩从产生横向小幅振动到大幅振动直至失稳的全过程;得到了地震波冲击时高桥墩失稳的临界地震加速度和失稳时刻。通过算例的数值仿真分析比较了地震波幅值以及桥面质量大小对位移幅值响应曲线、临界地震加速度和失稳时刻的影响。所得结论对高桥墩的设计具有重要的指导意义。

等截面多跨连续梁桥LRB减隔震效果分析

论文以湖南省通平高速公路张家坡5×30 m等截面多跨连续梁桥为工程背景,采用双向耦合铅芯橡胶支座(LRB)模型,以MIDAS有限元软件中带有刚度和阻尼的非线性弹簧模拟,建立了其右幅桥铅芯橡胶支座(LRB)减隔震与左幅桥未减隔震模型,进行了在E2地震作用下的桥梁动力响应时程分析,通过对左右两幅桥在地震作用下时程响应结果的对比,对等截面多跨连续梁桥LRB减隔震效果进行了分析,并得到了一些重要结论,为高速公路等截面多跨连续梁桥的LRB减隔振设计工作提供参考。

倾斜荷载下基桩C法的幂级数解

在C法(地基系数沿深度呈抛物线形式增加)假设基础上,从弹性桩的基本微分方程出发,考虑P-Δ效应并计入桩侧摩阻力和桩身自质量,推导并得到了倾斜荷载作用下单层均质土中基桩内力及位移的幂级数解.利用该解答对某工程实例进行了分析计算,并与传统的m法计算结果进行比较.结果表明,基于C法的幂级数解计算所得基桩内力及位移规律与工程实际吻合,且基桩最大弯矩和地面水平位移较m法降低10%左右.

陡坡段桩柱式桥梁基桩受力分析及工程应用

在西部山区陡坡段桩柱式桥梁基桩应用非常广泛,而相关的设计计算方法比较落后。与平地上的桥梁基桩相比,陡坡段桩柱式桥梁基桩的承载状况更为复杂。根据陡坡段桩柱式桥梁基础的受力特点,建立了相应的简化受力模型,并以此为基础,导得了各特征桩段的挠曲变形微分方程及其内力与变形分析的幂级数解答。实际工程计算表明,本文计算方法与规范法吻合较好,最大误差不足10%,且能够考虑了基桩的P—Δ效应,设计偏于安全。在考虑滑坡推力作用的情况下,基桩内力与变形成倍增长,桩端未平衡弯矩较大。为确保施工安全及工后桥梁正常使用,必须对桥位处边坡进行局部的防护加固,以改善坡体与基桩的相互作用。

不同腐蚀率下钢筋混凝土梁的疲劳S-N曲线研究

钢筋混凝土梁中钢筋腐蚀对疲劳的影响不容忽视,针对目前不同腐蚀下钢筋混凝土梁疲劳性能研究较少的情况,介绍了4种疲劳寿命评估方法,并以名义应力疲劳寿命评估法为理论基础,对国内以前做的部分钢筋混凝土梁疲劳试验结果进行了分析,采用应力幅作为钢筋混凝土梁的疲劳参数,取保证概率为95%,拟合了4种不同腐蚀下钢筋混凝土梁的疲劳S-N曲线,并进行对比分析,可为相关研究提供一定的参考。

关于桥梁工程划分及质量检验评定的探讨——交通标准与市政标准的差异

讨论了交通标准与市政标准的桥梁工程在工程划分及工程质量检验评定方法上的差异,并提出了解决问题的建议。

钢箱梁焊接残余应力的计算机数值仿真分析

利用大型通用有限元软件ANSYS,基于焊接残余应力的形成机理,提出了一种预测钢箱梁焊接残余应力的计算机数值仿真分析方法,并验证了所用数值方法的可行性,方法可应用于实际工程设计。

刚构-连续梁桥船撞桥墩最不利位置及安全性评价

以湘府路湘江大桥(65+5×120+65)m刚构-连续梁桥为工程背景,采用2种方法研究了桥墩在纵横向船舶撞击力作用下的墩身弯矩随船舶撞击高度的变化规律,以确定船撞桥墩的最不利位置。方法一采用简化计算模型进行桥墩弯矩公式推导,方法二采用Midas Civil建立空间有限元仿真全桥模型进行墩身弯矩计算。计算结果表明:有限元仿真全桥模型计算得出的墩身弯矩与简化计算模型推导出的结论是一致的,在船撞力作用下整个桥墩中墩底弯矩最大,且墩底弯矩随着船撞力作用点的升高而增大;简化计算模型中采用了若干简化处理,在进行桥梁船撞安全性评价时宜采用有限元仿真全桥模型计算。本文结果对桥墩设计与船撞安全评价具有一定的指导意义,并在此基础上对此刚构—连续梁桥船撞桥墩安全性进行了评价。

T梁施工尺寸误差对桥梁受力影响的计算分析

针对某实际工程桥梁上部结构在施工过程中出现的上部T梁结构预制长度较长,T梁安装支座轴心偏移及横梁接头、横隔板都出现错位的情况,通过对改变尺寸后的桥梁上部结构重新进行建模计算,分析由于施工因素造成上部结构异型的受力特点,计算结果表明:在考虑8 cm调平层参与结构受力的情况下,边梁极限状态正截面承载能力满足规范要求;横隔板单元位置的改变对活载横向分布系数影响较小;预制T梁长度改变30～40 cm,对成桥后该桥内力和应力影响最大不超过5%,需采取可靠的措施保证墩顶横梁的刚度。

浅埋式桩基础钢筋混凝土拱桥桥墩防撞安全性评价与加固技术研究

以五强溪沅水大桥为工程背景,针对浅埋式桩基础钢筋混凝土拱桥,提出基于我国公路桥涵设计规范桥墩防撞安全性评价方法。通过对该桥的桥墩防撞安全性评价提出了相应的桥墩加固方案。采用三维实体单元来模拟基础加固后新老混凝土的共同作用,同时考虑新老混凝土接触面按完全粘结与滑动2种情况建立计算模型,对桥墩防撞加固方案的可行性进行了研究,亦可供同类桥梁加固参考。

桥梁活载内力影响面简化计算

介绍了主梁之间为刚性联接的直线梁桥活载内力影响面的简化计算模型即平面板架。

跨高等级公路机耕道桥的设计

从跨高等级公路上的机耕道桥的特点出发,结合长益高等级公路上机耕道桥的设计经验,介绍了机耕道桥的设计方案,分析了在机耕道桥下部构造墩台设计中运用弹性土抗力原理的可行性。

轻型装配式后张法连续预应力砼空心板

介绍轻型装配式后张法连续预应力砼空心板的主要特性及设计要点。通过 2个工程实例介绍该种空心板的应用。最后 ,通过经济上的对比分析 ,说明该空心板具有较好的社会、经济效益和推广应用前景。

设置小边跨的无缝连续梁桥设计

通过一座高速公路上的上跨天桥设计，提出了设置小边跨的无缝连续梁桥内力分析的处理方法，选择了桥台与基础、桥台与梁端的合理连接方式，并进行了有效的构造处理。对无缝桥梁的推广应用提出了存在的问题。

基于桥梁同步顶升的高速公路上跨天桥净空提升研究

高速公路在大修提质改造工程中,遇到部分上跨天桥桥下净空不满足通行净空要求的问题,特别是路面加铺后,导致大量天桥桥下净空不足。采用智能同步顶升技术顶升上跨天桥,提升桥下净空,介绍了同步顶升系统设计、天桥顶升方案设计、顶升工艺、顶升的监测与控制、质量验收等方面的内容。该方法是在保证桥梁上部结构安全的前提下快速提升桥下净空的经济适用方案。

基于数值模拟的斜腿刚构桥梁改造技术研究

以某斜腿刚构桥为例,因桥下净空不满足新修高速公路的要求,对其进行去除斜腿,更改原桥梁结构为斜拉桥,并增加体外预应力。通过数值模拟软件Midas Civil对新旧桥主梁线型以及活载效应进行计算,得到结论:可以通过改造旧桥结构的方式来使桥下净空满足要求;对斜腿刚构桥改造为斜拉索和体外预应力的方法,可以保证桥面线型基本不变,主梁受力更好,新桥活载作用下挠度值满足规范要求。