悬索桥主塔纵向稳定的实用计算

根据悬索桥主塔从裸塔、主缆施工、主梁吊装到成桥不同阶段的受力特点,将悬索桥主缆对 主塔的约束作用简化为不同等效约束刚度的弹簧,利用静力法推导了带有弹簧约束的主塔模型稳 定临界力计算公式,并给出中、边跨主缆约束刚度的计算公式及主缆对塔约束刚度的计算方法。针 对不同阶段的主缆约束刚度,该计算公式能在裸塔及主缆约束刚度无穷大时与悬臂压杆、一端铰支 一端固定压杆的稳定计算公式相吻合,表明该计算公式较准确地反映了悬索桥施工、成桥各阶段主 缆对主塔的约束作用和计算公式的正确性。算例表明该方法简便易行。

基于索鞍无预偏施工悬索桥的施工仿真

针对索鞍无预偏的悬索桥施工设计,通过基于悬索力学的解析迭代法与基于有限位移理论的有限元法相结合,系统地进行了施工中的主索下料长度、空缆状态及空缆标高、加劲梁吊装阶段的主塔受力和变形以及锚跨索股张拉时机与张拉量等控制参数的仿真计算;并利用ANSYS程序和有限位移理论在悬索桥施工仿真应用时解的延续性和可逆性,从link10单元初应变调整入手,放弃初始状态试算的大循环迭代方法,建立了利用通用程序从结构成桥状态倒退到初始状态的有效方法。

无索鞍预偏施工悬索桥的主缆施工控制计算

针对采用无索鞍预偏施工设计的悬索桥施工控制中主缆空缆状态、空缆标高等控制参数的计算问题,使用有限元程序ANSYS全桥统一建模,从link10单元初应变调整和单元生死功能入手,寻找结构的成桥内力状态,并从成桥状态出发,倒退至结构空缆,对应无索鞍预偏施工方法的空缆状态定义,调整结构受力,最终得到空缆状态的结构线形及内力参数。实例验证表明,该方法有效地解决了无索鞍预偏施工控制中主缆线形的计算问题。

大跨径钢筋混凝土拱桥抗震性能分析

结合跨径220米的许沟大桥结构设计,通过对全桥有限元模型动力分析和通车动载试验,对钢筋混凝土拱桥全桥动力特性进行分析,并选用50年超越概率为3%的人工地震波和E l Centro波(调整至7度)进行时程分析。根据抗震分析的结果分析控制截面地震内力,并结合通车动载试验结论,对许沟大桥抗震性能做出综合评价,对大跨径钢筋混凝土拱桥抗震设计提出合理建议。

箱梁水化热温度场时效模式及时变应力场

针对目前混凝土箱梁0#块在施工控制过程中出现早期裂缝现象,综合考虑混凝土材料特性、混凝土早期抗拉强度、混凝土水化热和对流边界条件的时变效应以及浇注时间的滞后效应,基于三维非稳定温度场理论,给出混凝土水化热温度场时效分析模式。采用大型通用软件对混凝土箱梁0#块水化热温度场和应力场进行三维数值仿真,得到水化热温度场和应力场时程关系曲线,总结了温度场和应力场时变效应规律。数值仿真与实测数据对比结果表明,水化热温度场时效模式更能准确地模拟工程实际。

曲梁桥墩改建为框架弹性墩的应用研究

针对新建公路下穿已建公路桥梁时与已建桥墩发生冲突的情况,以某高速公路立交B匝道桥改建工程为背景,对已建桥墩改建为框架墩的应用进行研究。B匝道桥第五联B21号、B22号桥墩位于新规划线路上,因此将这2座桥墩改建为框架墩。采用MIDAS Civil建立该桥上部结构模型,确定框架墩横梁计算荷载,根据箱梁允许变形控制框架墩设计,框架墩采用1.5m圆形实心立柱,1.8m钻孔灌注桩基础,矩形空心横梁(支座集中力处为实心截面),墩梁刚度比取为0.18。施工中对顶升压力及顶升位移进行双控并对整体结构3次体系转换进行严格监控。对改建后的桥梁结构进行分析,分析结果表明:改建后曲梁结构受力与原结构相比未发生明显变化,振动频率改变较小,符合等效替换原则。

基于精细模型的波形钢腹板斜拉桥收缩徐变效应分析

为了解决按龄期调整有效模量法计算混凝土徐变时存在卸载后徐变即恢复的缺陷,以及通用计算程序ANSYS等软件没有专用混凝土徐变分析模型的问题,提出了基于按龄期调整的修正模量法以确定蠕变系数的混凝土徐变计算方法,推导了混凝土徐变系数的求解公式,编制了计算程序;结合已有理论与试验数据验证了计算方法的有效性;计算了波形钢腹板箱梁无背索斜拉桥收缩徐变效应。结果表明:在收缩徐变效应影响下,结构内力重分配明显,多数结构响应在成桥1年内充分发展至10年增量值的60%以上;徐变作用下有索跨跨中底板、主梁根部截面底板、主塔有索侧根部位置应力逐步增加,应重点关注其受力安全问题。

自锚式悬索桥钢-混结合段局部受力分析

为了解自锚式悬索桥钢-混结合段局部应力分布和连接件受力特点及是否满足设计要求,以怀化市高堰西路舞水自锚式悬索桥为背景,建立该桥钢-混结合段局部分析精细化空间有限元模型。对最大轴力、最大竖向弯矩、最大竖向剪力等力学性能进行分析,研究钢结构、混凝土及螺栓等主要受力构件应力分布和受力情况。结果表明,钢-混结合面处内力值较大,除混凝土拉应力值超限外,结合段钢结构及螺栓应力安全,建议对于应力水平高的混凝土结构局部优化配筋,增加构造钢筋。研究成果可为同类桥梁设计、施工提供技术参考。

基于响应面法的桥梁节段参数模型修正

为解决节段施工的混凝土结构中,节段间参数差异性较大、模型修正时所有节段取统一整体参数作为待修正参数与实际情况不符的问题,提出选择节段参数作为待修正参数,利用更多施工阶段实测指标作为目标函数的监控计算模型动态修正方法。该方法通过Plackett-Burman(P-B)实验对大量参数的显著性及影响程度进行分析,能够快速筛选出影响程度较大的显著性参数作为待修正参数,然后选择响应面法中的中心复合设计(CCD),考虑待修正参数间的交叉项、高次项的影响,得到待修正参数与目标函数之间的显式函数关系式,根据目标函数实测响应数据最优化待修正参数取值。以某无背索斜拉桥施工阶段监控计算模型动态修正为工程背景,开展关键施工阶段基于三维精细有限元模型的节段参数筛选实验和CCD参数修正实验。研究结果表明:修正后的节段参数具有明确的物理意义,修正参数后的模型高度吻合实际结构响应,修正模型精度较高,可准确指导下一阶段施工。运用提出的监控模型动态修正方法,对后续关键施工阶段监控模型计算结果与实际结构响应之间出现偏差时的监控模型进行动态修正,最终成桥状态达到设计状态,证明了该方法的有效性。

公路桥梁车桥耦合振动的模型试验研究

基于公路桥梁车桥耦合振动理论,通过精细测量车桥模型参数,建立了车桥梁试验模型和有限元模型,设计了一套公路桥梁车桥耦合振动试验系统。开展车桥耦合振动试验影响因素分析,探讨了行车道位置、车桥质量比、桥梁支座形式等试验因素的影响规律。结果表明:车桥模型自振频率的试验值与理论值基本吻合,验证了模型的适用性;不同车道位置10 cm的侧移对车桥动力响应影响不大,试验过程中可根据实际需要选择行车道;车桥质量比是车桥动力响应的重要影响因素,试验中为获得较为明显的车桥振动响应,建议车桥质量比选择范围为0.10~0.16;支座1模型(一端垫块支座、另一端滚轴支座)下车桥竖向加速度响应较为明显,试验过程中桥梁支座可选择支座1模型。

波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应分析

为了解波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应对结构受力的影响,以某(58+118+188+108)m单箱四室波形钢腹板部分斜拉桥为背景,采用有限元法建立空间有限元模型,在跨中偏载和对称荷载作用下,计算主跨箱梁有索段和无索段顶底板混凝土正应力,分析各截面的剪力滞分布规律。结果表明:箱梁跨中截面混凝土顶板、底板正应力分布极不均匀,具有明显的剪力滞效应,箱梁混凝土顶板、底板剪力滞系数随距集中荷载作用点距离的增大急剧减小,截面顶板剪力滞效应均比底板大;箱梁顶底板均呈现正剪力滞效应,混凝土横隔板可以改善箱梁截面正应力分布,减弱剪力滞效应;顶底板剪力滞系数在无索段范围内急剧减小,有索段内急剧增大,车辆活载只在局部范围内引起较大的剪力滞效应,设计中应考虑此效应引起的不均匀应力。

桃花峪黄河大桥主桥成桥状态确定及基准索股架设

以桃花峪黄河大桥主桥为工程背景,介绍了利用大型商用软件Midas/Civil确定双塔三跨平面主缆自锚式悬索桥成桥状态的具体方法和流程,给出了主缆各索股无应力下料长度、主索鞍及散索套预偏量、基准索股架设线形及跨度、塔高、索温及索长变化对基准索股架设线形影响的参数分析方法。

基于车致振动响应的双层钢桁梁桥行人舒适性分析

以某人车共用的双层钢桁架梁桥为研究对象,运用ANSYS软件建立桥梁-人体有限元分析模型。基于车辆荷载引起的行人振动加速度响应,采用均方根加速度、烦恼率和频域分析等3种人体舒适性评价方法对行人舒适性进行评价,分析车速、车重和行车间距等因素对行人舒适性的影响。计算结果表明:3种行人舒适性评价方法的评价标准虽不同,但能得出一致的评价结论;在车速为45 km/h时,人体会感到由车辆荷载引起桥梁振动所带来的不舒适感;人体舒适性随车重的增加而降低,当车重超过10 t时,人体会出现较为明显的不舒适性;增大行车间距对人体舒适性的影响较小,但可能使行人产生不良的生理反应。

长大纵坡路面路用性能评定标准研究

为了分析长大纵坡沥青路面路用性能不同于常规路面的特点,通过全厚式车辙板试验及对其动稳定度指标的讨论、层间直剪试验分析层间容许剪应力、复合式小梁进行小梁弯曲试验对路面抗弯拉强度以及破坏指标进行分析,提出了以动稳定度评价高温稳定性,以路面层间容许剪应力评价抗剪性能,以破坏应变控制低温抗裂性能的具体指标。可做为设计与施工的指导。

PE改性沥青理论分析及其试验研究

鉴于上海地区高温的气候特点,选择树脂类改性剂LDPE制作改性沥青,分析了PE改性沥青的改性机理。对结合料各项技术指标进行的系统试验分析表明,PE改性沥青具有较好的高温稳定性,对老化性能有一定改善。并做出了具有代表性的3种结合料的粘温曲线,对其进行了分析,确定了混合料拌和及试件成型的选择温度,为进一步的试验研究提供了一个合宜的温度依据。

单塔空间索自锚式悬索天桥设计与施工控制

桐柏停车区天桥采用(18+38+66+18)m四跨单塔自锚式悬索桥方案。桥塔为钢筋混凝土拱形,加劲梁采用钢筋混凝土肋板式结构,主缆采用预制平行丝股,吊索采用空间布置,鞍座采用铸焊结构。采用MIDAS Civil程序建立有限元模型,进行成桥结构分析,结果表明该桥结构刚度满足规范要求。该桥采用先梁后缆法施工,采用倒拆法进行施工计算,在施工过程模拟计算后得到吊索下料长度。吊索分5次张拉到位完成结构体系转换,以吊索无应力长度为控制指标,控制吊索张拉力和加劲梁变形。监控结果表明,该桥成桥线形较好,主缆和吊索受力均匀。

基于特征指标的大跨度自锚式悬索桥损伤识别

为研究大跨度悬索桥结构损伤识别的分析方法,构造位移影响线差、位移影响线差曲率和小波包能量相对变化率3种损伤识别指标,提出基于特征指标的桥梁结构损伤识别方法。以郑州桃花峪黄河大桥主桥为例,分析利用3种指标来定位结构损伤位置的差异性,并探讨损伤程度、损伤位置、信号噪音、变速车辆和随机车流等因素对识别效果的影响。结果表明,3种识别指标对桥梁结构损伤均显示出良好的识别效果;随着信噪比等级降低,小波包能量相对变化率(RES)损伤识别指标定位桥梁结构损伤位置的正确率及识别精度呈非线性趋势递减;为了更好地识别桥梁结构损伤位置,车辆行驶速度取20 m/s为宜;随机不等间距车流更有利于定位桥梁结构的损伤位置和损伤程度。

波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥施工期剪力滞效应分析

为研究波形钢腹板部分斜拉桥在悬臂施工阶段主梁的剪力滞规律,以某单箱四室斜腹板波形钢腹板部分斜拉桥为实例,采用Midas/FEA有限元软件建立精细有限单元计算模型,研究悬臂施工阶段主梁的剪力滞效应分布规律。计算结果表明:在主梁最大悬臂状态,悬臂根部截面主梁顶板的应力分布最不均匀,剪力滞系数最大,其剪力滞系数离开悬臂根部后迅速减小,然后经历增大减小再增大的过程;梁段顶板在自重、斜拉索、预应力荷载共同作用下截面剪力滞效应受预应力荷载效应控制,均多呈现正剪力滞效应;主梁施工过程中,截面剪力滞效应规律不变;在桥梁施工过程分析时以主梁最大悬臂状态下的箱梁顶底板剪力滞系数为参考。

桥面铺装层对空心板结构承载能力影响的静力试验

为了验证桥面铺装层对空心板桥的承载能力的影响,探索桥面铺装层破坏后的加固方案,选取裸板无铺装层、钢筋混凝土铺装层和钢纤维混凝土铺装层空心板梁进行对比试验,试验采用静力分级加载的方法进行,试验结果表明桥面铺装层空心板梁共同受力性能良好,截面应变发生趋势符合平截面假定,铺装层能显著提高结构开裂荷载和极限承载能力,混凝土桥面铺装层能显著增大结构刚度和改变结构破坏形态。试验可为桥梁常用补强层加固法提供试验参考。

SBS改性沥青存储稳定性性能探讨

研究表明原有的“聚合物改性沥青离析试验”不能合理的模拟改性沥青稳定性发生改变这一过程。基于此研发的LAST试验仪,能真实的模拟改性沥青的存储、运输过程,增加试验结果的可靠性,采用SHRP试验规范中动力剪切流变(DSR)试验方法,测定G和δ,来计算评价改性沥青存储稳定性的指标—离析率Rs。结果表明该方法能较好的评价改性沥青的存储稳定性。