单缝桥梁在温度作用下的结构受力计算

桥台处伸缩缝问题是长期困扰工程界的难题,它会带来跳车、桥梁局部损坏、伸缩缝装置经常更换等各种问题。为有效解决这一问题,提出了一种适用于大中型桥梁的新型结构体系——单伸缩缝桥梁(单缝桥)。在考虑接线路面裂缝开展的情况下,建立了温度作用下单缝桥的简化计算模型,推导了单缝桥受力、变形的理论公式,用Fortran90编制程序,进行计算。以一座总长280 m的单缝梁桥为例,温度降低20℃时,接线路面钢筋最大应力为148 MPa,最大裂缝宽度为0.185 mm,符合规范要求;台后结构对主梁产生的附加应力仅为0.105 MPa,影响很小。通过对影响单缝桥性能的因素:支座类型、配筋率、接线路面长度、摩擦系数、土体刚度、桥长、温差等进行分析,绘制图表,得到以下主要结论:温降时,接线路面受拉,混凝土开裂,是较不利的状况;30 m长的接线路面可以满足结构受力和变形的需要;选择摩擦系数较小的支座和减少接线路面与垫层的摩擦力可以减少结构内力,在接线路面与垫层间推荐加铺土工格栅。

《桥涵水文》课程教学思路与教学模式的创新研究

本文首先分析土木工程道桥方向《桥涵水文》教学过程中存在的问题,并根据本校课程设置的特点,提出了提高绪论课的质量、轻推导重应用的教学思路、工程教育模式以及"学习成效"评价为导向的课程考核方式等建议,激发学生的学习兴趣,提高教学质量。

《桥涵水文》课程教学思路与教学模式的创新实践

本文分析了《桥涵水文》课程的重要性以及教学过程中存在的问题,提出了基于项目CDIO工程的教学创新实践,并从精彩的绪论课、基于工程教育模式的教学模式、线上线下共同学习、基于学习成效的考核方式、问卷调查等五个方面介绍了教学创新的实践过程。教学创新实践取得了较好的成果,受到了学生的喜爱。

设缝双肢墩曲线刚构桥抗震性能研究

双肢墩和整体式桥墩在刚构桥上使用较多,但整体墩多用于高墩,双肢墩柔性好但布置较为复杂。介绍了一种新型设缝双肢墩,并通过建立ANSYS有限元模型,分析比较4种结构形式:连续曲线梁桥、设缝双肢墩曲线刚构桥、双肢墩曲线刚构桥、整体墩曲线刚构桥的动力特性,并通过反应谱法对其进行抗震性能评估。结果表明:4种结构形式的低阶振型主要是桥墩变形,桥墩是较为薄弱的构件;采用设缝双肢墩与双肢墩的刚构桥自振频率和振型结果较为接近;两者的墩底剪力均略大于连续梁,远小于整体墩刚构桥。可见,设缝双肢墩的抗震性能与双肢墩接近,但外观上更简洁美观,适合用于曲线刚构桥上。

基于ANSYS接触分析的拱座台阶基础计算

拱座基础的设计是拱桥设计中较为关键的一环,其与地基间的相互作用较为复杂,常用简化方法难以对其进行精确分析。考虑拱座基础与地基间的接触问题,采用有限元程序ANSYS14.0对某座105 m上承式钢筋混凝土拱桥的拱座台阶基础进行分析,并着重对单元类型的选择、实常数和关键选项的设置进行研究,最终建立基于ANSYS接触分析的有限元模型,并将计算结果与2种常用方法比较。计算结果表明:考虑了基底摩阻和台阶背面反力,地基应力介于传统方法和变形协调法计算值之间,结果较为合理,更能反映结构真实受力特性;抗滑移结果虽略小于传统方法,但符合规范要求;考虑接触的有限元模型不仅能得到地基应力,还能对基础的抗滑移性能、交界面接触状态作出直观的判断;可为类似结构的计算分析提供参考。

我国第一座新型单缝桥梁——清远大燕坑桥试验研究

伸缩缝是桥梁中易损难维护的构件,伸缩缝损坏会导致主梁漏水、支座损害等病害,需要定期维修更换。减少伸缩缝数量可以减少病害,提高桥梁的安全性,降低全寿命周期成本,提高驾乘舒适性。在湖南大学所提出来的半整体式全无缝桥梁的基础上,改进地提出了一种新型的单缝桥梁,可适用于大中跨桥梁。大量的监测数量和外观检测表明:该桥梁梁体完整,跨中伸缩缝工作正常,全桥桥面及接线路面平整、顺畅,表面无可见裂缝,半整体式桥台处也未出现沉降和跳车等不良病害。

匝道设缝墩曲线刚构桥模型试验研究

提出的匝道设缝双肢墩小半径曲线刚构桥新结构体系,具有结构整体性好且利于抗震、城市桥梁美观等优点,还可望能彻底解决曲线桥的倾覆问题。采用有机玻璃根据相似原理设计制作3跨1/30的试验模型,通过静力加载试验测得模型的应变和挠度。运用有限元软件ABAQUS建立不同半径的实体单元模型,对比分析匝道设缝双肢墩小半径曲线刚构桥的受力不均匀性。结果表明:荷载作用在边跨跨中时,边跨箱梁底板内外侧应力、挠度、支座反力及墩身应力的不均匀性较大,且支座反力与墩身应力不均匀性大于箱梁应力、挠度的不均匀性;荷载作用于中跨时结构受力较均匀;随着半径减小,箱梁挠度、支座反力及墩身应力不均匀性皆增大。

单伸缩缝桥梁连续配筋接线路面温度效应

为扩大全无缝桥梁的使用范围,提出一种适用于桥长小于300m的桥梁形式——单伸缩缝桥梁。接线路面是单伸缩缝桥梁中吸纳主梁温度变形的重要构件,基于混凝土粘结-滑移理论,推导了温降作用下接线路面的应力及裂缝宽度计算公式,同时开展了模拟温降作用的足尺模型试验。研究结果表明:混凝土应力的理论计算值略大于试验值,最大相对误差为-6.88%,理论计算值能较准确地反映实际受力状况;接线路面的裂缝均出现在锯缝处,最大裂缝宽度为0.262mm,远小于容许值0.5mm,接线路面有较好的吸纳变形能力;接线路面混凝土上、下表面存在应力差,最大应力差为0.188MPa,设计时推荐采用分节段配筋的方法。

全无缝桥梁用掺橡胶粉LEM-SHCC路桥连接板拉伸性能及其应用

为了解决全无缝桥梁路桥连接板裂缝宽度与板内力过大等问题,将橡胶粉等体积部分替代细砂掺入应变硬化水泥基复合(SHCC)材料可制备低弹性模量的SHCC材料(LEM-SHCC),用于全无缝桥梁路桥连接板;进行了5种不同体积橡胶粉掺量(0、5%、10%、15%和20%)LEM-SHCC基本材性(密度、抗压强度和弹性模量)及拉伸性能试验,分析了橡胶粉掺量对LEM-SHCC的强度和变形性能的影响,并采用拉、压应变比差评价了橡胶粉掺量对SHCC材料的影响,获得了LEM-SHCC的最优配合比;针对橡胶粉掺量为15%的LEM-SHCC路桥连接板,研究了最不利荷载作用下(温降荷载)其吸纳变形能力、拉伸变形性能及开裂后裂缝分布规律,并与同尺寸SHCC路桥连接板的各项性能进行了比对;进行了LEM-SHCC路桥连接板的敏感参数(橡胶粉掺量、板底摩擦因数和板长等主要影响因素)有限元对比分析。研究结果表明:橡胶粉的掺入降低了SHCC的弹性模量,提升了SHCC的延性,当橡胶粉掺量达15%时,SHCC的弹性模量降低了40%,而延性却提升了近50%,且裂缝宽度有效地控制在60μm以内;LEM-SHCC路桥连接板吸纳纵向变形达到10 mm时,LEM-SHCC路桥连接板表面微裂缝多(近180条),裂缝间距小(15~80 mm),且开裂后裂缝宽度控制在60μm以内,此时张拉端板应力为2.1 MPa,锚固端锚固力为150.5 kN,卸载后裂缝闭合,无纤维被拉出或拉断;吸纳同样的纵向变形10 mm时,LEM-SHCC板的内力比同尺寸的SHCC板小;LEM-SHCC板的内力受橡胶粉掺量的影响较大,当其掺量为15%时,LEM-SHCC板性能最优,LEM-SHCC板的内力受板底摩擦因数的影响不大,板长的增加能有效地改善LEM-SHCC板的受力性能,推荐LEM-SHCC路桥连接板的设计长度为8.5 m。

现代木结构人行桥动力特性有限元分析

现代木结构人行桥与环境协调应用范围广,但由于现代木结构轻质,且随着跨径的增加,其基频可能落在人致振动引起的敏感频率区域,影响现代木结构人行桥的使用性能。通过建立3种不同跨径的现代木结构人行桥的有限元模型,对其进行动力分析,得到了现代木结构人行桥的动力特性:频率和振型;通过与同样跨径的钢筋混凝土人行桥与人行钢桥进行动力特性比对,得出现代木结构有更好的抗人致振动能力,更适用于大中跨人行桥结构。