大跨度公铁合建斜拉桥钢混板-桁组合梁关键节点空间受力特性

针对大跨度公铁合建斜拉桥—主跨808 m洪奇沥特大桥新型钢混板-桁组合梁的关键节点—辅助墩顶钢混节点,采用ANSYS软件建立钢桁-混凝土板组合梁部分节段细化的全桥多尺度有限元模型,分析边跨组合梁节点在受力最不利工况下的受力规律及传力特性,并讨论下弦杆等杆件截面等结构参数变化对节点受力、传力的影响规律。结果表明:最不利组合工况下,边跨组合梁辅助墩顶钢混节点处钢结构最不利Mises应力为265.9 MPa,混凝土局部最大名义拉应力为9.2 MPa,导致局部开裂而受力转移至钢结构;在辅助墩顶局部负弯矩影响下,内外节点板处应力总体呈“倒V”形分布,混凝土顶面及底面分别呈“鞍形”及“倒鞍”形分布;节点处下弦杆(含管内混凝土)、竖杆分别传递77.86%和40.15%荷载,为纵向、竖向主要传力构件;混凝土桥面厚度变化对自身应力影响明显,其厚度和下弦杆截面面积对纵向传力比影响大,竖杆截面面积对自身竖向传力影响相对明显;混凝土厚度及下弦杆、斜腹杆、竖杆截面为节点受力、传力的主要影响因素,其系数在0.8~1.1时,组合梁关键节点各构件应力及传力比均较为合理。

西堠门公铁两用大桥索梁锚固区域受力分析及传力机理研究

甬舟铁路西堠门公铁两用大桥主桥为主跨1488 m斜拉-悬索协作体系桥,主梁由3个流线型扁平钢箱梁组成,斜拉索梁端采用内置于边箱风嘴部位的钢锚箱锚固,钢锚箱与箱梁纵腹板双侧连接。为研究该桥索梁锚固结构的受力特性和焊缝传力机理,确保锚固结构承载安全可靠,选择全桥索力荷载最大的S26号钢锚箱索梁锚固结构进行局部受力研究。采用Abaqus软件建立索梁锚固区域多尺度有限元模型,分析不同施工阶段对索梁锚固结构受力状态的影响,以及索梁锚固结构处于不同索力工况下,锚固区域应力分布和焊缝传力机理。结果表明:钢锚箱锚固结构设计合理、安全可靠;锚箱结构受力相对独立,基本不受梁段施工阶段边界条件变化影响,而与锚箱相连内腹板则存在约17%的应力变化;索梁锚固区域整体应力水平较低,但存在明显的应力集中现象,主要分布在锚箱与腹板相连的6条焊缝附近,且随着索力荷载增大,应力集中现象更为突出;锚箱与腹板相连的6条焊缝分配索力合理,但不同焊缝等效应力沿焊缝方向呈现不同分布形式,且随着索力荷载增大,焊缝等效应力分布特征更加显著。

矩形钢管-波折钢板组合墙端顶部承压性能与传力路径试验研究

矩形钢管-波折钢板组合墙是一种新型剪力墙,通过横置波折钢板连接两侧钢管形成预制钢构件,然后在钢管内及双波折钢板间填充混凝土形成组合墙。为研究矩形钢管-波折钢板组合墙在竖向荷载作用下的承载性能,以管间墙肢长度和栓钉间距为变化参数,完成了5个仅在墙端钢管混凝土柱顶加载的组合剪力墙试件抗压静力试验。在试验过程中,主要对加载端柱的竖向位移和组合墙三个不同高度截面应变进行了测量。试验结果表明,竖向荷载由组合墙边缘构件矩形钢管混凝土柱传递至剪力墙整体截面,需要一定的传力长度。管间墙肢长度以及栓钉间距是影响荷载传递路径长短和截面竖向应变分布平截面程度的主要因素。当管间墙肢长度不大于5倍墙厚以及栓钉间距小于200 mm时,在组合墙边缘构件破坏前,荷载经过1.07倍墙宽的传递长度可以传递至组合墙全截面。研究结果为进一步提出矩形钢管-波折钢板组合墙在竖向荷载下的承载力计算方法提供了基础性试验依据。

双钢板-混凝土组合防护结构受力机理研究综述

双钢板-混凝土组合结构不仅具有省模板、少支模等施工便捷性,而且具有抗渗性好、变形能力强、抗冲击与抗爆性能突出等良好的力学性能,在核设施、近海工程设施等防护抗灾结构中具有良好应用前景。除了抵御极端荷载外,防护结构在常规荷载下的良好受力性能对其维持正常使用功能、减少日常事故风险以及避免次生灾害至关重要。本文介绍了双钢板-混凝土组合防护结构的工程应用与研究现状,着重总结了各类新型双钢板-混凝土组合结构构件与连接的受力机理与性能,并以近年相关理论分析、试验与数值模拟等研究为例进行详细说明。内容主要涉及双钢板-混凝土组合防护结构中剪力连接件受剪与受拉性能、平面及曲面双钢板-混凝土组合梁斜截面抗剪与正截面抗弯性能、双钢板-混凝土组合墙(板)面外局部荷载作用下冲切性能与墙体受压性能、双钢板-混凝土组合壳面外冲切性能。

整体式桥台与组合梁结合部受力机理分析

为提高整体式桥的梁台结合部抗裂性能与施工便利性,提出一种新型整体式桥台与组合梁结合部构造。采用ABAQUS通用分析软件,考虑钢混界面摩擦滑移效应,建立整体式桥台与组合梁结合部的三维有限元模型。通过仿真计算得到整体式桥台与组合梁结合部的破坏形态与荷载-挠度曲线,分析其极限承载力与传力机理,并与模型试验结果进行对照验证。进一步通过参数化计算分析,得到混凝土强度、钢材强度、钢板厚度与腹板形式对梁台结合部承载性能的影响。研究结果可为整体式桥梁及类似结构的研究提供参考。

铁路大跨连续梁-拱组合桥主梁横向受力研究

以跨径(82.9+172+82.9)m预应力混凝土连续梁-钢管混凝土拱组合桥为背景,采用软件MIDAS建立了单箱单室截面连续梁桥和连续梁-拱组合桥两种空间有限元模型,对两种桥梁横向受力及传递规律进行研究。分析结果表明:边跨梁段,连续梁桥与连续梁-拱组合桥横向内力及横向应力基本一致;中跨梁段,连续梁桥的轴力较小,横向弯矩较大,连续梁-拱组合桥应力较小,分布较均匀;边腹板位置处环框模型均可以包络连续梁桥和连续梁-拱桥顶板应力。对于连续梁-拱桥,环框模型在1/8~3/8边跨、1/6~1/2中跨范围内适用,其余位置,环框模型计算结果偏小;拱桥底板拉应力比连续梁桥拉应力大,且大于环梁模型计算结果,设计中应予以注意。

大跨度连续梁-拱组合桥箱梁横向受力分析

以某大跨度预应力混凝土连续梁-钢管混凝土拱组合桥为背景,采用有限元软件Midas-FEA建立了单箱单室截面连续梁-拱组合桥空间有限元模型,对桥梁横向受力及传递规律进行了分析。研究结果表明:中跨跨中位置横向轴力较大,比边跨跨中位置横向轴力大11.7%。中跨跨中吊杆位置与边跨跨中位置横向弯矩比值为1∶1.7;中跨非吊杆位置与边跨跨中位置横向弯矩比值为1∶1.1;由于支座的影响,端横梁位置处底板出现应力集中现象;吊杆区域应力集中现象较为明显,施工时需考虑加密钢筋等措施;横撑轴力较大值位于离拱脚最近的位置,随着纵向坐标的增加,横向轴力逐渐减小。吊杆横梁剪应力随着吊杆横梁宽度的增大而减小,随着横梁厚度的增大,剪应力的减小幅值也变小。边跨范围内,截面A与B位置处应力沿纵向变化曲线较为平稳,靠近端横梁与中横梁位置,应力稍微有点起伏。在中横梁位置,应力达到最大拉应力,中跨吊杆区域,应力沿纵向呈现波浪形曲线。

L形拱肋加固拱桥受力机理研究

为了研究L形拱肋加固拱桥的机理,依托实际工程,采用大型有限元程序对L形拱肋加固法进行建模分析。结果表明:L形拱肋加固拱桥既能分担原主拱承受的外荷载,使原主拱最大压应力减小;又能改善原主拱的受力模式,使其实际拱轴线与合理拱轴线吻合更好更趋近于"轴心受压"L形拱肋截面设计时,应以L形拱肋与原主拱合理的抗压刚度比控制为主,抗弯刚度比控制为辅。L形拱肋加固拱桥,宜采用满堂支架及兼顾换填桥面铺装的施工方法,以利于L形拱肋恒载轴力的形成,优化其受力状态避免出现拉应力或混凝土开裂现象。

V型刚构-拱组合桥受力行为、施工监控与成桥荷载试验分析

V型连续刚构-拱组合桥是将拱圈与V型墩刚构刚性连接,共同承担荷载的新型桥梁体系。该桥型受力性能良好、造型新颖,具有广阔的发展前景,但其结构复杂,在设计计算、施工控制方面难度较大,对其进行施工监控是保证桥梁施工质量和施工安全的关键。目前,V型刚构-拱组合桥在国内的研究还处于起步阶段,缺乏完善的规范体系和成熟的经验,在设计、施工监控、荷载试验、施工技术上均存在一些技术难点。该文以寨子坪大桥为例,对其施工监控、成桥荷载试验进行介绍,可供业内人士参考。

带水平加强层的框架-筒体结构受力机理分析

水平加强层能够有效地减小高层框架-筒体结构在水平荷载作用下的侧向位移,但加强层的设置能引起结构竖向刚度的突变和结构内力的重分布。通过对四种不同加强层设置情况的框架-筒体结构进行详细的计算与分析,研究水平加强层在改善结构受力状态、减少结构侧移、提高结构整体抗侧刚度的作用机理,为高层框架-筒体结构的设计提供了相关建议。

东方红-40拖拉机液压悬挂系统上拉杆受力因素分析

本文运用正交试验法对东方红 - 40拖拉机液压悬挂系统上拉杆受力因素进行方差分析 。

大跨结构中钢-混凝土组合梁受力机理研究

以通用有限元程序ABAQUS为平台,基于混凝土损伤塑性本构模型,充分考虑材料非线性和几何非线性,分析大跨建筑结构中钢-混凝土组合梁受分布荷载作用全过程内力变化、内力重分布、应力分布等复杂特性,深入揭示组合梁的受力机理和特点。为钢-混凝土组合梁在大跨建筑结构中的推广应用提供参考。

轴心受压下钢骨-钢管混凝土组合短柱承载力研究

目的提出钢骨-钢管混凝土柱的概念.解决钢骨-钢管混凝土组合柱的破坏机理、受力性能问题,合理确定其承载力.方法对3个含钢率不同的轴心受压钢骨-钢管混凝土短柱进行试验,并利用试验研究和理论分析的方法进行了分析.结果通过试验,明确了钢管-钢骨混凝土柱的破坏特征.试验表明,含钢率越大,构件的承载力及延性相应增加.通过理论研究得到承载力的计算公式,计算得出理论值与试验值吻合较好.结论当含钢率大于0.36%时,钢管混凝土柱与其外测的钢骨混凝土能够共同工作直至破坏,其承载力明显高于钢管混凝土核心柱的承载力,根据试验结果推导的钢骨-钢管混凝土柱承载力计算公式,为组合结构的发展提供了一种新的结构型式.

滑坡-隧道相互作用受力变形规律的研究

调查结果表明 ,相当数量修建于滑坡中的隧道因发生程度不同的病害而影响线路的正常运营。为研究滑坡 隧道间的相互作用机理及受力变形规律 ,应用接触问题的有限元算法对这一问题进行了计算分析。简要介绍了该算法的基本原理 ,并应用该法对一个工程实例进行了计算 。

红水河特大桥主梁钢-混结合段传力机理分析

贵州红水河特大桥主桥为主跨508m的混合梁斜拉桥,主梁钢-混结合段采用承压传剪式,其连接断面小,受力复杂。为验证红水河特大桥钢-混结合段的构造设计,在分析和明确其传力层次与传力路径的基础上,采用ANSYS有限元软件建立钢-混结合段的混合单元模型,分析了恒载及1.6倍超载工况下钢-混结合段的受力情况。结果表明:在1.6倍超载工况下,连接件的抗剪安全系数为1.2,满足设计要求;;主要传力单元承担的轴力比例相近,受力均衡,传力构造设计合理;钢梁埋入段与混凝土的界面接触粘结效应对内力的传递有较大贡献,在设计中可考虑其作用。

装配式零初始索力摩擦耗能复位支撑受力机理分析

为解决结构大震后残余变形过大以及复位索体预应力损失的问题,提出了一种具有耗能及复位功能的装配式零初始索力摩擦耗能复位支撑.对该支撑的工作机理、恢复力模型进行了理论推导,应用ABAQUS有限元软件对其力学性能进行了模拟分析,并将理论推导、有限元模拟与试验分析得到的结果进行了对比.结果表明:利用理论推导、有限元模拟及试验分析得到的滞回曲线吻合较好,加载过程中该支撑无刚度退化现象,索体内力呈线性变化,无内力损失,说明该支撑采用2组初始索力为0 k N的索体交替受力构造,可以有效地避免索体的预应力损失问题;该支撑滞回曲线饱满,耗能规律稳定,表明黄铜-槽孔钢摩擦板耗能器可以提供稳定的耗能能力;该支撑卸载至位移零点时,理论推导、试验分析及有限元模拟得到的残余荷载分别为0,-0.12,0 k N,说明该支撑具有良好的复位能力.

圆锥形中空夹层钢管混凝土轴压短柱受力机理分析

为了研究圆锥形中空夹层钢管混凝土轴压短柱的受力机理,通过有限元软件ABAQUS建立了该类构件的力学模型,并与已有试验数据进行对比,验证了模型的合理性。分析了典型构件的受力全过程荷载-应变关系曲线、钢管与混凝土之间的相互作用力、破坏模态和荷载分配;同时分析了空心率、锥度、钢管径厚比和混凝土强度等参数对相互作用力的影响。结果表明:典型构件荷载-应变关系曲线可分为弹性段、弹塑性段、下降段和稳定段4个阶段;构件破坏是由外钢管向外鼓曲所导致的,破坏截面约在0.8H(H为构件高度)柱高处;锥度和空心率的改变对构件破坏截面位置影响较大,随着锥度和空心率的增大,破坏截面位置逐渐向柱顶靠近;影响外钢管与混凝土之间相互作用力的主要因素有空心率、锥度、外钢管径厚比、外钢管屈服强度和混凝土强度;影响内钢管与混凝土之间相互作用力的主要因素有空心率、锥度和外钢管屈服强度;内钢管径厚比与内钢管屈服强度对混凝土与内、外钢管之间的相互作用力影响较小,可不作为主要参数进行分析。

纵向初应力作用下圆钢管混凝土轴压短柱受力机理

应用连续介质力学,确立钢管在纵向初应力作用下的圆钢管混凝土同心圆柱体钢管和混凝土受压时的计算模型,推导了初应力作用下的钢管混凝土组合弹性模量计算公式和组合应力-应变关系全曲线的表达式,分析了不同初应力系数下钢管混凝土加载过程中的钢管轴向应力-应变关系、环向应力-应变关系以及核心混凝土的轴向应力-应变关系、径向应力-应变关系的变化情况,探讨了初应力系数对钢管混凝土力学性能的影响。分析结果表明:随着钢管纵向初应力的增大,核心混凝土的纵向刚度、径向压应力、纵向强度与钢管环向拉应力也有所降低,而相应的钢管纵向压应力有所增加,套箍约束作用和极限承载力也有所降低,但对组合弹性模量影响不大。

大跨度网状吊杆拱桥拱-梁节点局部应力分析

为明确大跨度网状吊杆拱桥拱-梁节点处的板件传力特点,以主跨420 m网状吊杆钢箱梁拱桥——济南齐鲁黄河大桥为背景,建立全桥板壳-杆系混合有限元模型,分析不同荷载工况下拱-梁节点板件的受力特性,以及拱肋轴力在拱-梁节点的传力机理。结果表明:该桥拱-梁节点各板件受力主要由恒载控制,活载响应约占总荷载响应的10%;系梁横桥向分区中,拱区是拱-梁节点传递拱肋轴力的最主要位置,传递的总轴力占比为50%,拱区中腹板是最主要的传力板件,其传递该区域的轴力占比达到60%以上,该区域应作为设计主要关注对象。

圆钢管套箍混凝土轴压短柱受力机理分析

应用连续介质力学理论,建立圆钢管套箍混凝土同心圆柱体混凝土受压计算模型,建立圆钢管套箍混凝土组合弹性模量理论计算公式和组合应力—应变关系全曲线理论表达式。编制相应的计算程序,进行圆钢管套箍混凝土受力全过程数值分析。从圆钢管套箍混凝土加载过程的钢管环向应力—应变关系以及核心混凝土的轴向应力—应变关系、径向应力—应变关系等方面,探讨圆钢管套箍混凝土和圆钢管混凝土力学性能之间的差别,并用试验结果验证。分析结果表明:与钢管混凝土力学性能相比,钢管套箍混凝土中核心混凝土的径向压应力、纵向强度和钢管环向拉应力增加;圆钢管套箍混凝土将套箍约束作用发挥至最大,且其极限承载力和剩余承载力高,延性好,但组合弹性模量偏小。