超大跨混合梁斜拉桥极限承载能力研究

为研究超大跨混合梁斜拉桥在汽车荷载作用下的塑性区发展过程和极限状态下的破坏机理,以贵州鸭池河特大桥(主跨800m双塔双索面混合梁斜拉桥,边跨主梁采用预应力混凝土箱梁,主跨主梁采用钢桁梁)为背景,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型,逐级施加汽车荷载,分析不考虑断索和考虑断索2种情况下该桥的破坏过程和承载能力。结果表明:随着荷载的增加,钢桁梁先产生受压塑性区和受拉塑性区,随后斜拉索到达屈服应力;不考虑断索情况下,斜拉索逐步屈服后钢桁梁受压塑性区和受拉塑性区不断扩大,结构最终失效,破坏表现出略好的延性;考虑断索情况下,第1根斜拉索屈服后断裂引起周围斜拉索的连续瞬时断裂导致结构破坏,破坏呈现明显的脆性;不考虑断索和考虑断索情况下,极限状态时的荷载系数λ分别为11.69和11.12。

贵黔高速鸭池河特大桥钢桁梁施工关键技术

贵黔高速鸭池河特大桥为主跨800m的钢桁-混凝土混合梁斜拉桥,中跨钢桁梁采用"N"形桁架。受地形、运输和工期等条件限制,该桥采用缆索吊机进行16m长钢桁梁节段整体悬臂拼装。施工中,在边跨增设主动张拉的背索,以抵消缆索吊机对该桥变形的影响;优化接头处高强螺栓施工的时间和顺序,以防止新节段安装时高强螺栓受剪;重视钢桁梁节段现场的预拼装、测量和误差调整工作,以确保16m长节段拼装精度;采用等值张拉法和群锚千斤顶张拉,以实现钢绞线斜拉索的索力均匀性和整体索力控制;优化斜拉索施工索力,以实现合龙口姿态的调整,采用温度自然合龙法,以实现高精度合龙。鸭池河特大桥合龙后主梁线形平顺,施工误差满足规范要求,该桥已于2016年7月建成通车。

用遗传算法确定斜拉桥的恒载初始索力

在设计预应力混凝土 (P .C .)斜拉桥时 ,确定成桥恒载初始索力值是一项重要而困难的任务 ,为此尝试用遗传算法来确定不同目标状态下的斜拉桥初始索力 .以往的方法往往都要假设一个斜拉桥成桥初始内力或位移状态 ,与以往方法不同的是 ,在使用遗传算法的时候却没有这样的要求 ,它只需要一个目标函数即可 。

桥梁结构基于高维模型拟合响应面的参数识别

为提高响应面法在桥梁结构参数识别中的计算精度,提出了基于高维模型拟合响应面的参数识别方法.即采用HDMR响应面法拟合结构响应面,并基于该响应面进行结构参数的识别.研究了HDMR响应面的基本构造方法,阐述了在响应面基础上通过有约束最小二乘优化实现参数识别的一般过程.以一座连续梁及一座独塔斜拉桥为算例进行分析,探讨了该方法在结构参数识别中的计算精度及效率.结果表明,相比传统响应面法,该方法在计算精度上具有显著优势.同时也验证了该方法在大型桥梁结构参数识别中的可靠性和适用性.

自锚式梁下斜张简支桥梁破坏模式试验与数值研究

为研究自锚式梁下斜张简支桥梁的破坏模式和机理,进行了10m跨径简支试验梁的荷载试验与三维有限元精细化模拟分析,并对斜张索截面面积、撑杆高跨比及主梁的截面形式等参数对破坏模式的影响进行了分析.结果表明,试验梁破坏模式为梁下斜张索屈服断裂.主梁进入塑性后其抗弯刚度降低,结构的卸载效率值提升,使得斜张索索力随外荷载的增长斜率增大,主梁荷载弯矩随外荷载的增长斜率减小,而主梁的抵抗弯矩提升较快,从而产生了上述破坏模式.参数分析表明,增大索截面面积和降低撑杆高跨比将使得结构发生主梁先压溃而斜张索未屈服的另外一种破坏模式.主梁长细比较大的板梁结构的破坏模式与模型试件相同,所能承受的最大跨中荷载略低于试验梁,其材料成本低于工字型梁结构.

钢筋混凝土桥墩延性影响因素理论研究

为研究结构设计参数对钢筋混凝土桥墩延性的影响,对矩形和圆形钢筋混凝土桥墩的全过程弯矩～曲率曲线进行分析,从理论上研究轴压比、混凝土强度、配筋率、混凝土保护层厚度等参数对桥墩延性的影响,并对2种截面桥墩的延性性能进行比较。分析结果表明:不管矩形还是圆形截面桥墩,其延性总是随轴压比增加而降低;整体增加纵向钢筋率对桥墩延性略有不利影响;保护层厚度对桥墩延性影响相对较小;相同轴压比下,桥墩延性随混凝土强度提高而降低,相同轴力下,桥墩延性随混凝土强度提高而提高;矩形墩的延性性能优于圆形墩。

波形钢腹板组合桥梁夹层梁模型

为研究波形钢腹板组合桥梁的弯曲与剪切性能,考虑混凝土顶底板的局部弯曲,及该局部弯曲与波形钢腹板剪切变形的耦合作用,建立了一个夹层梁理论模型。该模型同时考虑横隔板的作用。基于提出的夹层梁模型,进一步提出了一种有限元梁单元,以方便进行实际工程设计计算。采用试验的方法验证了建立的夹层梁理论模型的可靠性。研究结果表明:整体上应变沿截面高度线性分布的假设是适用的,但是在集中力与横隔板附近局部区域该假设不成立。在这些局部区域,由于顶底板局部弯曲与波形钢腹板剪切变形的耦合作用以及横隔板作用,混凝土顶底板会出现正应力与剪应力集中,进而可能导致局部破坏,在设计时应引起注意。

自锚式梁下斜张桥梁的结构效率研究

自锚式梁下斜张桥梁通过梁下斜张索产生向上竖向分力,达到降低恒载作用下主梁弯矩的目的。同时该类桥梁斜张系统对活载也能起到抵抗作用,能进一步降低活载作用下主梁弯矩。为进一步研究在活载作用下斜张系统对该类桥梁主梁的卸载效率,定义效率值为弯矩卸载量与无斜张系统时活载弯矩值的比值。基于力法原理,得到了单跨两端自由转动和两端带弯曲弹簧约束的该效率值的解析解。结果表明,效率值和某反映主梁与斜张系统刚度比的无量纲参数χ、梁端弯曲弹簧刚度以及荷载形式等有关。并进一步分析了撑杆高跨比、主梁长细比、两端弹簧刚度等对效率值的影响规律。研究结论可对该类桥梁的设计提供参考。

新型拱式钢筋混凝土梁桥优化设计方案研究

拱式钢筋混凝土梁桥(HCB)是近年国际上兴起的一种环保、美观的新型桥梁,国内尚无工程实例。为探索该类桥在国内推广应用的技术可行性,按照我国相关规范针对HCB结构尺寸和配筋方案进行了16m跨径HCB试设计,建立整桥实体有限元模型,研究结构尺寸参数对HCB基本受力性能的影响,指出设计主要控制因素;利用ANSYS优化模块得到优化设计方案,对优化方案的延性进行了研究。结果表明:试设计方案力学性能满足有关规范要求,设计控制因素包括拱顶内力和主梁挠度;优化后混凝土用量相比同跨径标准预应力空心板梁可节约33%,表明该类桥梁可行合理;HCB延性与底部水平抗拉钢筋数量和拱肋纵筋数量正相关。

基于信息集成理念的桥梁管理系统研究

随着我国基础设施建设的大规模发展，桥梁工程数量和建造水平得到了大幅提升。截至2010年底，我国公路桥梁总计62万座、总长2.73万公里，已成为仅次于美国的第二桥梁大国，并且在建和拟建桥梁工程仍逐年增加。传统的桥梁管理模式重建轻养，管理方法相对落后，与桥梁建设速度不相匹配，致使桥梁安全事故时有发生，造成生命和财产的严重损失。

超大跨混合钢桁梁斜拉桥静力非线性稳定分析

为研究超大跨混合钢桁梁斜拉桥施工过程结构稳定性能,以贵州鸭池河特大桥(斜拉桥结构)为工程背景,分析了该桥施工过程中的静力非线性稳定性。采用ANSYS13.0有限元计算软件建立了全桥有限元模型,并模拟了该桥施工全过程。利用ANSYS特征值屈曲分析计算了施工过程中第一类线弹性稳定,用荷载增量迭代法计算了考虑双重非线性(几何和材料非线性)时的第二类稳定。最后得到两种计算的稳定安全系数、施工过程中稳定安全系数的变化趋势和每一施工阶段的失稳形态。分析计算结果,可以发现几何和材料非线性对结构静力稳定性影响非常明显。

基于角平分线的工程滑移索结构分析方法

针对滑移索结构,提出了一种基于滑轮相邻索单元角平分线的简捷分析方法,解决了其内力和变形求解复杂的难题.具体算法如下:(1)采用固定铰模拟滑轮对索的约束作用,利用无应力长度调整影响矩阵求解角平分线垂直方向约束反力为零时,各子索无应力长度调整量;(2)根据调整后子索线形计算新角平分线的方向角,按照步骤(1)重新计算,重复至索线形(包括角平分线方向角)和内力收敛.基于此算法编制分析程序,通过2~4次迭代即可得到高精度的收敛解,实现滑轮处索力连续性和滑移索总无应力长度恒定的目标.计算示例和工程实例证明了此算法的正确性和高效性.

钢筋混凝土空心薄壁桥墩的延性

为探究空心薄壁桥墩延性性能,基于弯矩-曲率关系分析,对衡量其延性的指标,即曲率延性系数进行了研究。分析了壁厚对空心薄壁桥墩延性的影响,并与相同整体尺寸的实体桥墩进行了比较。结果表明,相同轴压比下,空心薄壁桥墩延性要优于实体桥墩;然而,在相同轴力作用下,空心薄壁桥墩的延性要劣于实体桥墩。

阶梯形变截面墩稳定设计方法

为弥补各国规范在变截面受压构件稳定性能设计方法方面的空白,对阶梯形变截面墩的稳定设计方法进行研究。以2节阶梯形变截面墩为研究对象,基于欧拉临界轴力计算公式和等效临界力法,推导出一种阶梯形变截面墩稳定系数的取值方法。采用该方法对某山区高速公路桥梁中给定墩顶设计轴力的40m高墩进行桥墩尺寸的设计,并与等截面桥墩设计方案进行对比,验证了该方法的正确性及实用性,且显示阶梯形变截面墩能在一定程度上减少混凝土的用量。

基于信息集成理念的桥梁管理系统研究

随着城市发展和建筑业信息化的发展,桥梁管理工作面临着越来越多的挑战。桥梁管理系统(BMS)作为一个科学化的桥梁信息管理工具,同样面临着发展困境。本文以信息管理为突破点,提出基于信息集成理念的桥梁管理系统,通过桥梁全生命周期信息的有效传递和集成,建立网级的共享数据库,使得桥梁管理系统在功能模块上和用户受众面上实现可拓展性,以此提高我国桥梁管理系统的应用价值和桥梁养护管理水平。