端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯承载力试验

为改善普通钢筋混凝土梁自重大、易开裂、承载力低等缺点,在混凝土中常加入钢纤维,端钩型钢纤维,作为常见的一种高性能钢纤维得到广泛关注,中外学者针对端钩型钢纤维混凝土的基本力学性能开展了较多研究,而对端钩型钢纤维混凝土受弯构件的正截面受力性能有待深入研究。为研究端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯性能,制作4根端钩型钢纤维混凝土梁及1根普通混凝土梁,对其进行受弯性能试验,根据试验得到的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,分析端钩型钢纤维体积掺量对试件受弯承载力及破坏形态的影响。结果表明:端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程类似,均经历了弹性、开裂、带裂缝工作、破坏4个阶段;端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程均基本符合“平截面假定”;端钩型钢纤维限制了裂缝的产生和发展,使得纤维混凝土梁变形能力增强;与一般混凝土梁相比,端钩型钢纤维混凝土梁抗裂性及极限承载力得到提高,且构件承载力与钢纤维体积掺量基本呈现正相关;基于试验数据,对现行规范中开裂弯矩及极限承载力计算公式进行优化,开裂弯矩方面考虑对截面抵抗矩塑性影响系数进行修正,极限承载力方面引入纤维混凝土正截面承载力影响系数ζ,经修正计算值可较好吻合试验值。

涉水高墩现浇箱梁支撑体系的承载能力分析和方案优化

混凝土现浇梁支架虽然属于临时结构,但仍具有承载功能,而且随着桥梁工程的发展,高大支架的受力也越来越复杂,传统的结构力学手算方法已无法全面反映和权衡特殊体型、特殊部位和特殊工况的受力情况。为保证工程的顺利开展,需采用数值方法进行整体承载力计算和方案设计。该文采用Midas/Civil有限元软件,从强度、刚度、稳定性和经济性(用钢量)等方面综合评价满堂支撑、梁式支撑体系的安全性能和通用性。结果表明:(1)满堂支撑虽然施工简单,用钢量小,下部支撑杆系较多,受力均匀,变形小,最大挠度仅为2.82 mm,但是强度和稳定性不及梁式支撑,对场地要求还高。当应用于高大桥梁时,需整体进行屈曲分析,谨防结构失稳破坏;(2)梁式支撑虽然不会发生强度和失稳性破坏,对场地和地基基本没有要求。但是其用钢量高、施工难度也大,并且因跨中缺乏竖向支撑,变形有所增加。因此,在应用于“预拱度”要求较高的复杂桥梁工程中时,需进行找形分析;(3)在力学指标均达标的前提下,可以适当调整贝雷梁横向净距或下弦杆加强等措施,以获取经济性。以该文案例工程为例,贝雷梁净距由80 cm调整到100cm,可以节省约10%的用钢量。

桩撑式支护基坑通用弹性地基梁分析法

弹性地基梁法常用于模拟分析桩撑(锚)式支护基坑在开挖、设撑等施工工况中变形和受力的变化。目前利用该方法对某工况基坑分析时,首先要将整个支护桩在支撑处划分为若干个桩段,然后利用相邻桩段交界处的位移连续条件和受力平衡条件,推导出相应的待定参数方程,之后再利用求出的待定参数分析支护体系(基坑)的变形和受力。由于不同施工工况对应的支撑数和桩段数不同,因此该方法必须根据不同工况重新推导各自的参数方程,从而导致计算过程繁杂,难以形成通用计算公式和方法,也不易编程等问题。通过将支撑与桩段归纳为3种基本连接形式(即支撑分别相连于桩顶、相邻两桩段之间和坑底),本文建立了相邻两个桩段间待定参数的递推公式,进而推导出了适用于内支撑和锚索支撑形式、任意支撑道数、开挖或设撑工况的通用待定参数方程。该方程仅含4个参数,远少于现有方法且易于求解。文中算例结果验证了本文方法的合理性和可行性。

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

基于切比雪夫拟谱法的移动荷载作用下简支梁动力响应计算

采用切比雪夫拟谱法求解移动荷载作用下简支梁的动力响应问题,该方法通过重新选取插值点的方式并借助转换矩阵对边界条件进行施加,对集中荷载采用高斯函数法进行正则化处理。将本文方法计算结果与解析解和有限元解进行比较,结果表明,在划分较少单元数量时,采用本文方法计算结果与解析解吻合良好,求解效率高于有限元方法。采用本文方法对Dirac函数的正则化参数σ_(n)进行敏感性分析,结果表明,当在±3σ_(n)范围内布置配点数6~10个时,计算结果能取得较好的精度。

梁端弹簧型自复位钢筋混凝土框架基于性能的抗震设计方法

梁端弹簧型自复位框架(self-centering frame, SCF)结构作为一种新型抗震结构体系,通过梁柱节点铰接构造来使整体结构抗侧刚度弱化,并在梁端设置钢板弹簧来给节点设定确定的转动刚度,从而达到地震作用下结构减震和震后结构自复位的目标。在已有理论和试验研究的基础上,对梁端弹簧型自复位框架的抗震设计方法进行了研究,并给出了此类结构的抗震性能水准以及结构的抗震设计流程。结合一幢三层自复位耗能框架结构的设计实例,进行基于性能的结构抗震设计,通过有限元模拟对该结构的动力响应与常规框架进行比较分析。结果表明:梁端弹簧型自复位耗能框架结构具有较小的加速度响应和层剪力响应,以及良好的变形性能。研究结果表明,梁端弹簧型自复位框架结构具有优越的抗震性能。

Norea矮塔斜拉桥索力优化

为确定柬埔寨Norea三跨双塔单索面混凝土矮塔斜拉桥的最优成桥索力,基于有限元模型,分别采用刚性支撑连续梁法、最小弯曲能法、影响矩阵法对成桥索力进行了分析和优化。结果表明:三种优化方法中以影响矩阵法得到的索力值效果最好,将最终优化索力值与原设计值对比,分析了斜拉桥的内力、位移以及应力变化,在恒荷载或恒荷载+附加荷载组合作用下,优化后的索力分布更加均匀,结构整体的弯矩、位移以及应力均有所减小,矮塔斜拉桥整体受力和线形更加理想。

独柱墩桥梁横向抗倾覆性影响因素研究

基于8.5m、9.5m、10.5m三种箱梁宽度,采用有限元软件,以梁端支座间距与梁宽之比作为自变量,研究其对独柱墩桥梁横向抗倾覆性的影响。通过纵向研究以及横向对比分析发现,当梁宽确定时,随着梁端支座间距与梁宽之比的增大,最小支座反力呈曲线增大,横向抗倾覆稳定系数呈线性增大;梁端支座间距与梁宽之比大于0.6时,横向抗倾覆性基本满足;梁端支座间距与梁宽之比确定时,随着梁宽的增加,最小支座反力随之增大。实际工程中,可适当增大梁端支座间距与梁宽之比来提高梁体的抗倾覆性能。

贝雷梁式支架法在空心薄壁高墩大盖梁施工中的应用及其计算

支架法在空心薄壁高墩盖梁施工具有现场适用性比较强、节约施工材料、施工操作方便、施工效率高等优点,是公路项目薄壁空心高墩大盖梁施工的一种常用的方案。本项目结合现场实际情况,对薄壁空心高墩大盖梁采用贝雷梁支架法进行施工,对贝雷梁支架法在盖梁施工进行受力验算分析,通过实例说明贝雷梁支架法的优缺点和应用效果,可为相似的桥梁施工提供借鉴和参照。

盖梁抱箍法无支架技术在高速公路桥梁施工中的应用

文章针对某高速公路上高架桥项目设计相应的盖梁抱箍法无支架技术施工方案,并通过抱箍受力验算评估了抱箍设计质量,按照施工设计步骤,通过抱箍安装、纵梁横梁安装、模板安装、混凝土浇筑等步骤,完成桥梁盖梁施工。通过施工质量分析可知:相较于其他施工技术,该技术具有良好的可靠性与先进性,可明显降低桥梁施工的成本,保障施工质量。

空间钢构架混凝土梁斜截面受剪性能分析

由角钢和缀板焊接而成的空间钢构架替代传统绑扎钢筋骨架形成空间钢构架混凝土结构构件。为进一步研究空间钢构架混凝土梁的斜截面受剪性能,采用Abaqus软件,建立空间钢构架混凝土梁斜截面受剪性能的有限元分析模型,并对空间钢构架混凝土梁斜截面受剪性能进行模拟分析。分析结果表明,空间钢构架对混凝土梁的斜截面受剪承载力有利,随着剪跨比的减小、配箍特征值的增大其斜截面受剪承载力提高。基于已有的试验研究和模拟分析,采用极限平衡原理,考虑空间钢构架的有利作用,建立空间钢构架混凝土梁抗剪承载力的计算公式,公式的计算值与试验值吻合较好,可以作为空间钢构架混凝土梁斜截面受剪承载力计算公式。

饱和复杂场地效应对大跨连续梁桥地震响应影响的研究

我国沿海地区大量大跨桥梁位于饱和复杂场地,此类场地通常存在土饱和特性、起伏地形、上覆水层,其对地震波的散射效应将导致地震动空间变化,然而目前缺乏针对此类场地条件的实测地震记录。针对此问题,本文建立了适用于饱和复杂场地大跨桥梁抗震分析的多点地震动模拟方法。首先,基于边界元法求解饱和复杂场地地震动传递函数;然后采用谱表示法生成空间变化人工地震动加速度时程;最后,以五跨连续梁桥为例,开展大跨桥梁地震响应分析,研究局部场地效应、动水压力效应对大跨连续梁桥地震响应的影响规律。结果表明,饱和复杂场地地震动加速度峰值表现出明显的空间变化特性,多点输入可导致饱和场地中地震动峰值加速度放大2~3倍,进而引起墩顶位移较一致地震作用结果增大95%~110%;动水压力可引起墩顶位移、墩底内力增大34%、29%。饱和复杂场地大跨桥梁抗震分析时忽略场地条件对地震动、桥梁地震响应的影响偏于不安全。

共固化多层阻尼夹嵌复合材料梁的自由振动分析

为获得大阻尼复合材料结构,开展了共固化多层阻尼膜夹嵌复合材料梁的动力学性能研究。基于一阶剪切变形理论和Hamilton原理,提出并推导了该结构的动力学方程,运用变分原理和伽辽金法求解了,在固支边界条件下的自由振动特性理论解,通过仿真和试验对理论可行性进行了验证,揭示了参数变化对一阶固有频率和阻尼比的影响,为多层阻尼膜在复合材料结构中的优化设计提供了理论依据。

基于不同支架体系的盖梁施工研究

为保证盖梁施工安全,需要更合理地选择盖梁支架体系。依托昆山黄浦江路南段改扩建工程施工项目H2-SG标段,介绍盘扣支架体系、普通扣件式钢管支架体系及抱箍法支架体系的设计要点、堆载预压、施工控制措施等,总结不同情况下盖梁施工所需支架体系的选择思路,为后续类似项目施工提供有效参考。

关于液压支架掩护梁结构的优化设计研究

利用SolidWorks和ANSYS软件构建了ZY13000型液压支架的有限元模型,对掩护梁结构承受冲击载荷时的受力情况进行仿真分析。结果发现,掩护梁结构承受的应力非常不均匀,最大应力达到了674.3 MPa,几乎接近材料的屈服强度690 MPa,存在一定风险。从掩护梁整体箱型结构和千斤顶耳座结构两个方面进行优化设计,再次对优化后的掩护梁结构进行受力分析,发现最大应力降低至446.1 MPa,降低的幅度为33.84%。将优化后的掩护梁结构应用到液压支架工程实践中,经过6个月时间的现场测试,发现整体运行良好,使用寿命可延长20%左右。

大悬臂预制盖梁分节安装关键技术

S3公路3标段主线高架采用预制装配式工艺,综合考虑构件运输及现场吊装能力,将标准段盖梁分为2节,中间预留2 m湿接段,分节安装后浇筑成整体。分节后大悬臂盖梁安装时重心不在立柱正上方。由于分段盖梁安装后存在偏心,需要采取有效、稳定的临时措施来抵抗盖梁长悬臂下沉带来的安全、质量风险。本工程对分节盖梁安装的2种常用措施:支架法和反拉法进行了实践,对两种工艺的施工难度、受力特点进行了分析,两种方法各有其优缺点,在不同场景下能分别发挥出其特色优势。

连续梁桥挂篮悬臂法施工与支架法现浇施工工艺研究

挂篮悬臂法与支架法现浇两种施工工艺在连续梁桥工程中具有特定应用价值。为更好地应用这两种施工工艺,对其流程及特点进行了梳理。在此基础上,结合实例,对挂篮悬臂法以及支架法现浇两种施工工艺在连续梁桥工程中的实施要素展开分析,对施工过程中需要重点避免的问题(如弹性形变等)及问题发生后的解决方式等开展探究,助力高质量完成连续梁桥工程施工。

城市轨道交通连续支承轨道梁的动力响应分析

城市轨道交通快速发展的同时,其带来振动的危害性已愈发不可忽略,为更好地分析与解决振动的影响,研究了变速移动荷载作用下城市轨道交通连续支承轨道梁的动力响应。首先建立了轨道梁的振动控制方程,然后利用振型叠加法与Duhamel积分得到了梁挠度的积分解析式,最后利用Matlab软件编程计算其变化规律并详细讨论了不同参数对梁振动响应的影响。数值结果表明,轨道梁的挠度随时间先增后减,存在一个极大值;增大系统的抗弯刚度、支承刚度和支承阻尼可以有效减小梁的最大挠度;荷载移动的初速度、加速度会对梁挠度的大小和突变分布区域产生影响。结果对车轨振动控制和城市轨道交通的抗振减振具有一定的参考、指导意义。

预应力现浇梁桥支座剪切病害与防治方法

预应力现浇梁桥广泛应用于公路工程,特别是30m跨径以上的单孔桥和50m跨径以上的多孔桥。普通橡胶支座耐久性良好、安装简易、性能稳定、价格低廉,是桥梁支座的首选构件。然而,由于施工阶段预应力张拉产生的混凝土收缩变形与挠曲变形和运营阶段低温收缩变形的叠加,板式橡胶支座剪切变形超出变形临界值,导致很多支座在投入运营前就处于带病状态,桥梁过早进入维修周期。为解决这一病害,本文对预应力现浇梁桥的支座病害情况进行追踪,对桥梁剪切病害的成因、主要特征及影响进行了分析和总结,提出防治剪切病害的三种方法,即“顶升放张法”“可调节转换型支座法”和“可移动模板支撑施工法”,并对三种防治方法在不同条件下的选择给出了推荐意见。

Semi-analytical approach for free vibration analysis of cracked beams resting on two-parameter elastic foundation with elastically restrained ends

In present study, free vibration of cracked beams resting on two-parameter elastic foundation with elastically restrained ends is considered. Euler-Bemoulli beam hypothesis has been applied and translational and rotational elastic springs in each end considered as support. The crack is modeled as a mass-less rotational spring which divides beam into two segments. After governing the equations of motion, the differential transform method （DTM） has been served to determine dimensionless frequencies and normalized mode shapes. DTM is a semi-analytical approach based on Taylor expansion series that converts differential equations to recursive algebraic equations. The DTM results for the natural frequencies in special cases are in very good agreement with results reported by well-known references. Also, the DTM procedure yields rapid convergence beside high accuracy without any frequency missing. Comprehensive studies to analyze the effects of crack location, crack severity, parameters of elastic foundation and boundary conditions on dimensionless frequencies as well as effects of elastic boundary conditions on cracked beams mode shapes are carried out and some problems handled for first time in this paper. Since this paper deals with general problem, the derived formulation has capability for analyzing free vibration of cracked beam with every boundary condition.