预应力UHPC-NC组合梁结合面徐变剪应力分析

在恒载应力作用下,预应力UHPC-NC组合梁因两种材料不同的徐变特性及加载龄期的差异导致结合面产生徐变剪应力,分别采用解析法和有限元法对结合面徐变剪应力进行分析。在解析法中,用三角级数表示UHPC-NC结合面的应力分布,基于结合面上的变形协调,利用最小余能原理推导出结合面徐变剪应力计算公式。在有限元法中,将组合梁UHPC层与NC层均划分成四边形平面应力单元,对结合面则采用等效杆单元模拟。以T形截面预应力UHPC-NC组合梁为例进行计算方法的验证,两种方法的计算结果吻合良好,且研究发现徐变剪应力最大值位于梁端;在此基础上对影响结合面徐变剪应力分布的UHPC层压应力、梁高、计算龄期、环境年平均相对湿度等参数进行分析,结果表明:结合面徐变剪应力最大值随着UHPC层压应力、计算龄期、环境年平均相对湿度的增大而增大,但基本不随梁高变化;结合面徐变剪应力最大值的位置随着梁高的增大而逐步向跨中靠近,其他因素不影响应力最大值的位置。研究结果可为UHPC-NC组合梁结合面的抗剪设计提供参考。

山区钢桁梁斜拉桥设计和工程应用研究

随着交通强国和乡村振兴等国家战略的实施,我国山区桥梁建设的数量和规模与日俱增。文章调研世界范围内2113座山区桥梁(含中国1521座),分析山区桥梁的建设难点和应用现状,阐明山区斜拉桥的关键设计技术,研究山区钢桁梁斜拉桥主梁、主塔及斜拉索的方案选型及构造设计,探讨适用于山区条件的新型斜拉桥施工方法。结果表明:我国是世界上山区桥梁建设最多的国家,贵州省又居我国首位(34.4%)。山区斜拉桥通常具有大跨径、高塔墩、小边主跨比和结构不对称等特点,运输施工易、装配程度高、抗风性能好、抗震性能优和景观造型美的结构设计成为山区桥梁的主流趋势。钢桁梁比钢箱梁斜拉桥更适应于山区的建设条件,公路钢桁梁斜拉桥一般采用两片主桁,N形桁式,主桁高度为6~9m,节间长度为6~12m,梁上标准索距为12~16m。主桁横向联系采用华伦式,桥面系常用板桁组合体系,斜拉索则主要采用钢绞线斜拉索。新开发的缆索吊机法和节段纵移悬拼法解决了山区斜拉桥主梁整节段起吊、运输和拼装的难题,可供类似桥梁借鉴和参考。

C80钢纤维混凝土拱圈温度试验分析

为了研究C80钢纤维混凝土水化热过程和日照作用下的温度场分布情况,以某山区拱桥拱肋为研究对象,对拱圈夏冬季节1#节段浇筑过程和浇筑完成后截面温度进行了持续监测,分析了在水化热过程中和日照作用下拱圈截面的温度场演变特征。结果表明:混凝土拱圈在浇筑初期快速升温,冬季最大峰值温度达到了44.8℃,夏季最大峰值温度达到了59.2℃,拱圈截面板厚方向测点最大温差达到了7.4℃。拱圈在拆模后箱外侧混凝土温度随外界环境变化呈现周期性波动,顶底板同一时刻峰值温差达到了5.6℃。

基于无应力状态控制法的K式钢桁梁桥起拱研究

目前工程上对于钢桁梁桥起拱问题的研究主要针对N式桁架节间,但K式钢桁梁桥节间的预拱度设置尚未有统一的计算方法。为解决K式节间的起拱问题,基于分阶段成形结构力学平衡方程,将节间的相对预拱度作为输入,推导得出各杆件伸缩量的数学表达式;针对下承式钢桁梁桥预拱度设置特点,进一步得出同时伸缩下斜腹杆与竖腹杆、同时伸缩下斜腹杆与上弦杆、同时伸缩上弦杆与上下斜腹杆共3种情况下的杆件伸缩公式,并借助实桥数据计算和几何试算进行验证。研究结果表明:该方法实用可行,充分验证了钢桁梁K式节间的无应力状态起拱为纯几何起拱,起拱过程不会产生附加内力和起拱支座反力。

考虑索鞍移动的悬索桥顶推量确定方法研究

基于分段悬链线理论,考虑顶推前后主索鞍绝对位置的改变,提出一种顶推量确定方法,该方法可使顶推施工后桥塔塔顶偏位达到指定值。通过有限元软件对比分析了不同顶推量下桥塔塔顶偏位的变化情况以及每次顶推主索鞍绝对位置的改变量占顶推量的比值情况,并将此方法应用到超量顶推方案顶推量的确定中。研究结果表明:基于该方法计算得到的顶推量,可以使桥塔塔顶偏位在顶推后或者顶推后某个施工阶段达到指定值。研究成果可为悬索桥索鞍顶推施工中桥塔塔顶偏位精准控制提供参考。

钢管混凝土空间桁拱徐变计算的单一单元模型

采用空间杆单元模拟结构杆件,基于徐变作用下钢管与核心混凝土黏结良好因而应变协调的特点,结合徐变的时间步增量分析方法,建立适合钢管混凝土空间桁拱徐变分析的单一单元模型并开发了程序,对湖南茅草街大桥(主跨为368 m的中承式钢管混凝土拱)进行了《公路钢管混凝土拱桥设计规范》(JTG-T D65-2015)和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)规定的两种徐变模式下拱肋下挠、截面应力以及杆件内力重分布的对比分析。结果表明:本研究的钢管混凝土杆件单一单元模型相对于常规的双单元模型能提高计算效率;两种徐变模式下计算的由徐变引起的拱肋下挠、截面应力重分布非常明显,杆件内力重分布不太明显;相对而言,后一种徐变模式下徐变对拱肋受力行为的影响更强些。

大体积桥台分层浇筑水化热效应分析

以贵州省小乌江大桥桥台施工为背景,采用有限元软件midas FEA建立桥台施工仿真模型,考虑桥台内外部各种边界条件以及热荷载,针对水化热施工阶段模拟了桥台分层浇筑施工的过程,对大体积桥台分层浇筑的水化热效应进行研究。得出以下结论:分层浇筑的间隔时间对桥台施工中的最高温度影响不大,三种浇筑工况下(间隔3、4、5 d),桥台内部升温过程中最高温度仅相差0.8℃和1.2℃;间隔时间较长的施工工况,表面应力反而稍大,三种工况下桥台最大应力分别是1.77、1.95、2.01 MPa。

基于神经网络的连续刚构桥的线形控制研究

采用有限元软件Midas Civil 2020对德余高速公路上主跨为(95+180+95)m的连续刚构桥进行建模分析,收集各个施工梁段的实测变形值,并基于Python编写了BP神经网络程序,运用BP神经网络对各个梁段的变形值进行了预测分析。工程实践证明,将神经网络应用于大跨PC连续刚构桥的线形控制是切实可行的,并且神经网络模型的预告结果与实际情况非常吻合。

钢箱提篮拱桥施工控制的关键技术研究

为了探讨大跨钢箱提篮拱桥施工控制的主要内容和技术难点问题,针对钢箱提篮拱桥施工控制的关键技术,提出一次张拉到位的思想方法确定主拱圈安装过程中的扣索索力和定位标高。应用扣索一次张拉到位的控制思想,对一座钢箱提篮拱桥实桥进行了施工控制计算,得出了合理的扣索索力和定位标高。通过与实测值比较验证了该方法是可行的和有效的。该方法可应用于采用斜拉扣挂施工工艺的其他拱桥的实际控制工程中。

大跨度拱桥拱圈拼装过程中扣索索力和标高预抬量的确定

扣索索力和预抬量是大跨度拱桥的拱圈拼装过程中的难点和核心问题。针对这一问题,提出了连续体弹性 刚性支承法,使用该方法可以方便有效地确定"扣挂"索力和拱圈标高预抬量,使本节段索的索力可以一次性张拉到位,且进一步给出了相关工程算例。

佛山东平大桥静动力分层次有限元模型修正研究

提出一种适用于大型桥梁结构联合静动力的分层次有限元模型修正方法,并在佛山东平大桥成桥静载试验和模态试验据的基础上,借助于ANSYS软件中的优化设计平台对该桥进行了静动力分层次有限元模型修正,结果表明该方式物理概念清晰,能充分利用静动力试验信息,减小优化规模.修正后的有限元模型的静力特性和动力特性与试验结果吻合良好,建立了该桥结构健康监测与安全评估的基准有限元模型。

优化计算在拱桥液压同步提升转体施工控制中的应用

根据一阶最优化计算理论,构建了采用液压同步提升技术进行转体施工拱桥的优化有限元模型。指定各吊点提升索力大小为设计变量,将结构物特定点的空间坐标设为目标函数,液压同步提升技术的控制要求则设为约束条件,通过对目标函数的优化处理,求解各竖转角度下的结构受力,并通过算例和现场试验予以验证。结果表明:该方法能有效节省计算工作量,在采用转体技术施工的桥梁施工控制中有着广泛的工程应用前景。

佛山东平大桥施工监控的关键技术

佛山东平大桥是一座主跨为300 m的钢箱拱-连续梁协作体系桥梁,采用竖转加平转的施工方法,其钢箱拱肋竖转施工所采用的无扣索竖直提升转体技术为国内首创,14800 t的平转重量亦为世界钢拱桥之最。该文以此桥的施工监控为背景,阐述了转体过程中竖提索力优化计算、稳定性分析、平转牵引力计算、重点部位的应变动态测试及拱肋线形实时控制等关键技术。监控结果表明,大桥主桥轴线、合龙段高差、成桥线形、桥面标高均符合设计要求。

山区混凝土拱桥边坡岩锚体系静力学分析及稳定性研究

以贵州省清水江特大桥为研究依托,运用有限元分析软件GTS/NX构建了该拱桥黎平岸一侧边坡工程与锚碇体系的仿真实体模型,基于强度折减系数法的原理对施工期间最不利后锚索力荷载作用阶段的岩锚系统边坡开展静力分析与稳定性计算,进而论证了此地质条件下,拱桥采用岩锚锚碇体系的可行性。运用单参数敏感性分析方法,探究了抗滑桩长、边坡锚索力及表面喷淋混凝土层厚对边坡体系整体稳定性的影响,得出了提高施工期间拱桥边坡工程暨锚碇系统整体稳定性的方法,为类似工程提供一定参考。

钢箱提篮拱桥整桥模态试验研究

随着大型柔性桥梁建设的迅速发展 ,其长期安全运行的健康监测的评估得到很大关注。通过试验模态分析对验证设计、建立结构的动力学模型以及桥梁安全运行状态的评估具有重要意义。拱桥桥面主梁与拱结构耦合振动 ,其模态试验比斜拉桥更加困难。本文通过我国首座建成的云南小湾钢箱提篮拱桥模态试验和竣工试验 ,提出了一种节省试验成本的基于环境激励下桥梁模态试验方法 ,取得了拱桥整体振动的较为正确的模态频率、阻尼及较理想振型 ,与有限元计算基本吻合。

顶推施工中导梁的合理配置

导梁的长度、刚度及重量在顶推施工阶段对顶推主梁的内力有着重要的影响,其合理配置是全桥顺利顶推的关键。从顶推施工阶段主梁的内力分析入手,并结合某大桥利用有限元程序进行了导梁结构参数对主梁内力影响的敏感性分析,为顶推施工中导梁的配置提供参考。

高速铁路尼尔森体系系杆拱桥徐变变形影响因素

高速铁路上使用的无砟轨道对桥面线形要求较高,因此计算时需准确预测桥梁徐变产生的影响.以京沪高铁上一座96 m尼森体系系杆拱桥为例,对其按现行中国铁路规范(TB10002.1-2005)与现行中国公路规范(JTG D62-2004)进行模拟施工全过程.计算结果显示,在相同条件下,铁路05规范的徐变终极值比公路04规范大35.19%;在成桥后,30 d加载二期恒载加载以及延长洒水养生时间,可以有效减少混凝土的徐变变形;采取以上措施对主梁应变、吊杆索力以及系杆索力的影响均在8%以内,其中大部分影响值在2%以下.

云南小湾大桥的特种活载试验研究

云南小湾大桥为主跨130m的中承式钢箱提篮拱桥,介绍了该桥静载试验的主要内容和测点布置以及理论计算的方法等项目,并给出了特种活载(汽-86,挂-300)试验中的2个主要工况的理论与试验结果对比值,最后得出了有益的结论。

连续T梁桥的空间仿真计算及试验研究

运用空间有限元程序 ,对连续T梁桥进行仿真计算。与传统的荷载横向分布计算连续T梁桥的方法进行了对比分析 ,并结合试验研究 ,得出相关结论 ,可为类似工程提供参考。

温度荷载对PC斜拉桥拉压支座影响风险识别与分析

以某高低塔PC斜拉桥为背景,针对其辅助墩上拉压力支座在运营阶段拉力螺杆失效的情况,结合该桥的实测温度数据与有限元模型计算结果分析了温度荷载对该拉压支座受力和纵向变形的影响,采用基于两阶段法的层次分析法确定了不同种类温度效应的影响权重。计算结果表明:体系最大升温温差、主梁正温度梯度、索梁负温差为影响该拉压支座的最不利温度荷载组合,在该组合下温度荷载对该拉压支座受力的影响超过10%,且引起的纵向变形占到该拉压支座纵向允许变形量的30%以上;主梁温度梯度对辅助墩拉压力支座的支反力影响最大,索梁温差其次;体系温差对于支座处主梁纵向位移影响最大;主梁温度梯度和体系温差两者占影响拉压力支座的温度荷载的80%左右;研究成果对于同类型桥梁拉压支座失效的分析研究具有一定的参考价值。