基于移动TMD加速度响应的桥梁损伤检测新方法研究

将TMD安装在一个可移动的装置上,利用TMD上的无线传感器记录其通过桥梁时的加速度时程曲线。通过对TMD加速度响应的分析对桥梁的损伤位置和损伤程度进行识别。对简支梁桥和移动TMD耦合系统建立有限元模型,对该识别方法进行数值模拟和参数分析,验证该方法识别桥梁单处损伤和多处损伤的可行性,结果与预期目标吻合。对不同路面粗糙度,TMD不同移动速度,移动TMD与桥梁的质量比和刚度指标比进行参数分析,为采用该方法对桥梁进行快速损伤检测的参数选取提供理论依据。

双壁钢围堰受力性能数值模拟分析

本文针对双壁钢围堰在施工过程中的荷载状态以及受力性能进行了有限元仿真分析,提出合理模拟双壁钢围堰的有限元数值模型的观点。在桥梁工程大型深水基础行业起到一定的参考以及指导作用。如付诸现实将产生加快同类工程设计与施工进度经济效益。

钢锚箱连接对索塔锚固体系受力性能的影响

为明确多节段钢锚箱式索塔锚固体系的传力机理,以杭州湾跨海大桥北通航孔桥为例,采用有限元分析软件(ANSYS11.0),研究了钢锚箱之间连接与不连接两种方式对索塔锚固体系受力性能的影响。结果显示,钢锚箱之间是否连接对锚固体系各节段以及节段内各构件承担的水平力影响较小,对各节段整体承担的竖向力无影响,而对各节段钢锚箱及塔壁承担的竖向力影响较大;钢锚箱之间是否连接对钢锚箱板件应力、混凝土塔壁应力以及栓钉剪力的分布规律具有明显影响,与钢锚箱不连接体系相比,钢锚箱连接体系各构件的应力或剪力分布更为均匀。

多节段内置钢锚箱式索塔锚固结构传力机理

采用有限元分析方法,分析了多节段内置钢锚箱式索塔锚固结构的受力性能,在分别考虑单节段和多节段索力作用的条件下,对锚固结构节段内各板件间以及节段间索力的分配、各构件的应力以及栓钉群剪力的分布情况进行了分析。结果显示,单节段索力作用下,索力水平分力绝大部分由索力施加节段及其上下相邻两个节段共同承担;多节段索力作用下,各节段承担的水平力与该节段施加的索力水平分力值较为接近;索力竖向分力由节段塔壁和钢锚箱向下传递,除加载节段外仅经过一个节段,栓钉群就将钢锚箱传递的竖向力向塔壁转移了绝大部分,栓钉群传力效果显著。锚固结构主要受力板件的应力分布方式表明索力在锚固结构间的传递效果较好,钢锚箱栓钉群竖向剪力沿高度方向的分布总体呈现“马鞍形”,且索力较大侧栓钉竖向剪力分布均匀程度高于索力小侧。

栓钉连接件栓钉应力与混凝土裂缝开展分析

采用有限元软件ANSYS对栓钉连接件在剪力作用下栓钉应力与混凝土裂缝的分布与开展情况进行了分析。结果显示,在距离栓钉焊接端较近的位置,栓钉受力主要受剪切变形的影响,中部主要受弯曲变形的影响,靠近圆头附近应力水平很低;栓钉焊接端位置混凝土裂缝大部分分布在栓钉下方,栓钉深处靠近圆头处混凝土裂缝主要分布在栓钉上方。

钢锚箱栓钉剪力连接件群钉效应及抗剪承载力计算方法

为了深入研究钢锚箱栓钉群钉剪力连接件的受力特性,对其群钉效应及主要影响因素进行了有限元分析,进而考虑由群钉效应所引起的单钉平均抗剪承载力降低现象,给出了计入承载力折减系数的群钉连接件抗剪承载力计算公式。研究结果表明:群钉效应将导致栓钉连接件单钉平均抗剪承载力和抗剪刚度显著降低及栓钉传力不均匀现象,同时也将造成栓钉轴向应力的变化,但对栓钉剪应力和弯曲应力水平及其分布形式无明显影响;随着栓钉层数的增加,栓钉单钉平均抗剪承载力及抗剪刚度逐渐减小;当栓钉层间距由2.3倍栓钉直径增加至13.6倍栓钉直径时,栓钉单钉平均抗剪承载力先增大后减小,单钉平均抗剪刚度逐渐降低;当连接件的破坏形态为栓钉的弯剪破坏时,混凝土强度等级的提高对群钉连接件抗剪承载力影响较小,但可提高其抗剪刚度;提出的栓钉群钉连接件抗剪承载力计算公式可为钢锚箱栓钉群的合理布置提供理论依据。

波纹钢腹板组合箱梁疲劳试验

在总结分析国外波纹钢腹板组合梁疲劳试验研究成果的基础上,采用美国MTS电液伺服加载系统,对3片波纹钢腹板组合箱梁试验梁进行了疲劳试验,并对波纹钢腹板组合箱梁的应变、挠度变化规律进行了分析。结果表明:波纹钢腹板疲劳残余应变随疲劳加载次数的增加而增加,变化规律比混凝土顶、底板的变化规律明显;波纹钢腹板组合箱梁混凝土顶、底板及波纹钢腹板的刚度在疲劳荷载作用下下降不明显,不足以对梁的受力产生明显影响;随着疲劳加载次数的增加,截面应变沿梁高方向的分布变化不大,而且基本保持直线;对波纹钢腹板组合箱梁采用基于平截面假定的承载能力计算方法是可行的。

钢箱梁U型肋加劲板受压稳定极限承载力影响因素分析

钢箱梁因其刚度大、自重轻等优点被广泛应用于桥梁工程中。为了研究钢箱梁U型肋加劲板的受压稳定极限承载力,采用考虑材料和几何双重非线性的有限元法对9块加劲板试件的稳定极限承载力进行了分析,并与试验结果进行了对比验证;采用经过验证的有限元方法分析了母板宽厚比、加劲肋与母板对加劲板形心抗弯刚度比、初始几何缺陷、焊接残余应力共4组参数对U型肋加劲板稳定极限承载力的影响规律。研究结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模拟方法的正确性;母板宽厚比、加劲肋与母板对加劲板形心抗弯刚度比对U型肋加劲板稳定极限承载力的影响显著,并具有良好的规律性;初始几何缺陷对U型肋加劲板稳定极限承载力的影响与加劲板特征值分析的1阶屈曲模态相关,对于1阶屈曲模态为母板局部屈曲的U型肋加劲板而言,当初始几何缺陷达到母板宽度的1/100时,其稳定极限承载力的降幅高达28.34%;焊接残余应力对U型肋加劲板稳定极限承载力的影响也较为显著,考虑焊接残余应力后,U型肋加劲板稳定极限承载力的降幅最大可达到11.1%。研究结果可为钢箱梁U型肋加劲板的进一步研究和推广应用提供参考。

钢锚梁-钢牛腿组合索塔锚固结构混合剪力连接件受力特性研究

鉴于混合剪力连接件受力特性的复杂性,以厦漳跨海大桥北汊主桥为工程背景,在模型试验研究的基础上,采用壳-梁-实体精细化有限元数值方法对钢锚梁-钢牛腿组合索塔锚固结构混合剪力连接件受力状态、传力机理及其影响因素进行研究。结果表明:焊钉群竖向剪力横桥向上整体呈现边缘大、中间小的分布趋势;竖向上牛腿顶板以上钉群竖向剪力自上向下逐渐增加,顶板以下区域呈马鞍形分布。焊钉群较大轴向拉力出现在牛腿顶板对应位置,较大轴向压力出现在牛腿腹板高度对应位置。PBL剪力键群承担的竖向力和水平力均表现出中间大、边缘小的分布规律。混凝土塔壁承压、竖向力的变化以及面外弯矩的作用,对索力竖向分力在混合剪力连接件间分配的影响依次增大。

多向受力状态焊钉连接件受力特性分析

鉴于索塔锚固结构中焊钉受力状态的特殊性,对混凝土竖向承压、水平力及两者共同作用下焊钉连接件的受力特性进行研究。通过对单钉推出试验进行有限元分析,验证了有限元模拟方法的正确性。采用有限元方法,研究了在混凝土竖向承压、水平力及两者共同作用下,焊钉连接件抗剪承载力、剪切刚度以及焊钉变形、应力的变化规律。研究表明,混凝土竖向承压对焊钉连接件抗剪承载力和剪切刚度均产生影响;在幅值变化相同的情况下,水平拉力的变化对焊钉极限承载力的影响显著,而水平压力的变化则对焊钉剪切刚度的作用明显;两种受力状态下焊钉变形和应力分布规律相近;混凝土竖向承压和水平力共同作用下,钢板与混凝土接触状态不同,焊钉连接件抗剪承载力和剪切刚度的变化规律则不同。