基于等效斜压杆机理RC框架变梁中节点参数分析

在已有试验研究的基础上,重点分析变梁中节点的破坏特点,结合该类非常规节点左右梁高不等的特性,提出决定变梁中节点破坏模式的等效斜压杆机理:节点区剪力由等效斜压杆机构承担,核心区混凝土达到极限抗压强度是等效斜压杆机构失效的标志。基于等效斜压杆机理,分析大小梁高差变化、混凝土强度等级等因素对变梁中节点抗剪性能的影响。结果表明:大小梁高差是影响变梁中节点受力性能的一个决定性因素,大小梁高差与柱验算截面高度比值为0.9时,变梁中节点抗剪强度达到最大,当大小梁高差大于一倍柱验算截面高度后建议按中间层边节点进行分析;提高混凝土强度等级可以有效提高变梁中节点抗剪强度,但当混凝土强度超过50MPa后该类非常规节点抗剪强度增加有限。

基于变梁异型节点子结构的钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能分析

基于OpenSees建立1榀两跨三层框架结构数值模型并以有限元模拟验证建模合理性,分析了异型节点梁高比、柱截面尺寸、轴压比的改变对钢管混凝土柱-不等高钢梁框架结构抗震性能的影响。结果表明,提高节点梁高比或柱截面尺寸均可同时提高框架和节点承载力,但节点自身延性略有下降,而轴压比越大,框架和节点承载力降幅越明显,刚度退化严重,延性大幅降低。

一种新型变梁截面异型节点抗震性能研究

为进一步优化变梁截面异型节点的抗震性能,设计制作了一个新型变梁截面异型节点,即PVA-ECC柱-钢筋混凝土梁异型节点,同时制作了一个普通钢筋混凝土变梁截面异型节点作对比,进行了拟静力试验。对比分析了二个试件在水平低周往复荷载作用下的承载能力、滞回曲线、刚度退化、耗能性能以及裂缝发展情况与破坏模式。试验结果表明:在相同配筋下,PVA-ECC柱-钢筋混凝土梁异型节点发生梁端塑性铰破坏,而普通变梁截面异型节点发生柱端塑性铰破坏。在全柱身使用PVA-ECC材料,可以在一定程度上提高变梁截面异型节点的承载力、延性、耗能能力,改善变梁截面异型节点的刚度退化现象,有效提高变梁截面异型节点的抗震性能。

钢筋混凝土框架变梁异型节点的有限元分析

运用通用有限元分析软件ANSYS,对变梁异型节点在梁端施加正反对称荷载作用时,节点区内混凝土的裂缝发展和破坏形态进行分析,由分析结果可以看出,节点区内裂缝发展都经历初裂、通裂、极限和破坏四个阶段,且随着梁高差的不断加大,变梁异型节点以小核芯区剪切破坏为主。

幂函数形式连续变截面梁振动的弯曲固有频率分析

为给变截面变幅杆弯曲振动提供设计依据,该文使用微分方程解析法求解变截面梁固有频率。首先,建立变截面梁模型,其中截面面积和惯性矩均按幂次函数变化。得到变截面梁自由振动时挠度的解析表达式,并获得不同边界条件下梁弯曲振动的固有频率方程。其中惯性矩所对应幂指数与截面面积的幂指数的差值为4时,可得自振频率方程的精确形式;而幂指数差值不等于4时,给出近似解法。其次,对4种具体的变截面梁求解不同边界下的自振频率,并与瑞利-里兹法所得的自振频率解比较。验证精确解法结果的正确性,并发现近似解法结果的相对偏差在5%以内。该解析方法较瑞利-里兹法具有能快速求解的特点,且易于分析截面参数对梁固有频率的影响。由算例可得,边界和其他参数不变时,梁的同阶次无量纲自振频率随着幂次指数的增加而增加。几何参数中仅截面形状参数改变时,随着形状参数的增加,梁的同阶次无量纲自振频率随之减小,但固定-自由梁的第1阶自振频率除外。

基于预应力扩散的变截面箱梁剪应力计算方法

文中在变截面箱梁剪应力计算传统方法的基础上,考虑轴力变化产生的附加剪应力,并提出预应力扩散的概念,引入预应力扩散函数,运用楔形弹性体理论求解,建立了基于预应力的扩散的变截面箱梁剪应力计算方法.以某特大桥中跨悬浇段为例,对比使用传统计算方法和本文计算方法的计算结果发现:在根部附近轴力变化对剪应力影响很大,在悬臂自由端附近影响较小;在施工阶段中传统计算方法会大大低估截面中的剪应力和主拉应力,因此不能忽略轴力变化对剪应力的影响.

连续变截面箱梁主墩0号块复杂受力模式与力学仿真分析

连续变截面箱梁是钢箱梁桥中应用较多的型式,具有受力复杂、施工变形控制难的特点.依托雄安新区骨干路网京雄高速高碑店连接线白沟河特大桥项目,结合钢箱梁结构异性结构设计理论,采用线性监测、毫米波雷达监测、埋设应变片应力监测与数值仿真分析相结合的方法,获得连续变截面箱梁主墩0号块各项受力变形数据,得到了连续变截面箱梁主墩0号块复杂受力模式的工作机制.结果表明:1)针对线性监测、内应力监测与毫米波雷达监测,提出了连续变截面箱梁主墩0号块控制阀值范围,内应力变化范围为0.71~12.58 MPa,沉降量0.78~-0.2 mm;2)对比分析线性监测与内应力监测数据,并对其进行拟合回归,构建了主墩0号块变形受力模型;3)通过提取主墩0号块毫米波雷达波谱图,获取其变形异常点数据,分析得出了连续变截面箱梁主墩0号块失稳破坏工作机制.上述研究成果可为连续变截面箱梁主墩0号块设计参数优化、主墩施工质量控制与施工工艺优化提供理论支撑与技术指导.

带双曲变截面梁的异形钢结构屋盖参数化建模方法研究

本文以某项目带双曲变截面梁的异形钢结构屋盖为例,分别阐述了Revit软件和Grasshopper插件创建双曲变截面梁的建模机理,并借助工程案例,验证了Grasshopper程序进行快速建模的可行性。结果表明,通过Grasshopper程序拾取三维线型模型进行分段,并以输入角点坐标的形式创建2种截面形状尺寸后,将梁截面曲线分别垂直放置于分段后的3组线段上,利用放样命令和布尔差集命令能够快速、批量地生成异形钢结构屋盖模型,大幅提升建模效率,节约了大量的模型修改时间,具备较高的实用性。

有限梁段法在变截面连续箱梁桥剪力滞效应分析中的应用

为了分析变截面连续箱梁桥的剪力滞效应,选取具有2个节点、4个自由度的箱梁单元,引入剪力滞控制微分方程的初参数解,推导出箱梁梁段单元的刚度矩阵和等效节点荷载。利用FORTRAN语言编写相应计算程序,应用所编程序对某简支箱梁进行验算,并分析了某三跨变截面连续箱梁桥在主跨作用车道荷载时的剪力滞效应。结果表明:剪力滞效应对中跨1/2处影响最大,对左边跨、右边跨几乎没有影响;中跨1/2处总挠度是初等梁挠度的1.08倍。

大跨径变截面钢箱梁加工技术研究

钢箱梁因其跨径大、工厂化机械制造效率高、可靠性高等优点在城市立交桥和跨线桥中被广泛采用,然而受现场施工条件、大节段运输困难和易变形等因素影响,分节段制造及精确定位拼装控制变形和减小焊接误差成为这类钢箱梁厂内加工的重点。该文结合石家庄市北片区南水北调大桥项目,对大跨径变截面钢箱梁加工技术展开研究,并研制出钢箱梁厂内加工仿真预拼装装置,有效控制梁段制作的尺寸误差,提高现场施工效率,可为类似的大跨径边界钢箱梁厂内加工拼装项目提供借鉴和参考。

无合龙段变高度连续钢箱梁桥顶推施工关键技术研究

以某实际工程为背景,介绍了适用于大跨变高度连续钢箱梁桥在跨中不具备设置临时墩条件下的顶推施工方法以及结构内力、线形控制技术。针对主梁梁高变化大和梁底曲线的结构特点,通过主梁立面姿态旋转的方法降低顶推抄垫高度,并采用步履机顶设置转动球冠和调整楔形块的方式适应梁底曲线与顶推设备的贴合需求。针对顶推施工过程中主梁端部挠度过大、合龙口相对高差明显、悬臂根部负弯矩显著增大的问题,基于无应力状态法思想,研究采用了两侧对顶加临时扣索辅助合龙的工艺,优化了结构成桥内力状态,降低线形控制风险;并对顶推过程中钢箱梁底板局部稳定、纵向倾覆稳定性等问题进行了计算分析,提出了相应控制措施。

基于选区激光熔化技术的空心变截面梁点阵建模与性能研究

针对点阵结构受力不均、材料分布不合理和功能性单一等问题,设计了一种空心变截面梁点阵。该点阵主要由空心变截面梁和无冠空心球体组成,优化了节点连接方式,改善了材料分布,相比于传统体心立方点阵更具优势。完成了空心变截面梁点阵结构几何分析,基于点阵的几何数据模型和铁木辛柯梁理论推导了点阵结构参数与相对密度和力学性能之间的函数关系。设计了单胞边长10 mm空心变截面梁点阵,在同一相对密度、不同曲率半径的变截面梁点阵进行了准静态压缩仿真模拟,采用选区激光熔化技术制备了变截面梁点阵,进行了形貌分析和准静态压缩试验。结果表明:压缩仿真结果与实验结果趋势吻合,空心变截面梁点阵相比于传统体心立方点阵性能更优,外轮廓曲率半径为4 mm时力学性能最优,相比于普通点阵承载能力提高43%;变截面梁外轮廓及内孔光洁度较高,扫描提取模型与原模型相比偏差在0.25 mm以内。

变高连续钢箱梁对接接头全熔透焊接工艺试验

为提高变高连续钢箱梁对接焊的焊接质量,在工程现场开展了不同板厚的钢板对接焊试验。结果表明:焊接材料和焊道数量对于不同厚度的钢板焊接质量的影响有显著差别;对于12 mm+12 mm板厚对接接头,采用G49A3C1S6和T492T1-1C1A-U焊接材料的焊接质量相差不大,前者的断后伸长率和接头拉伸性能更高,后者的焊缝强度和低温冲击性能更好;对于16 mm+16 mm板厚对接接头,采用G49A3C1S6和T492T1-1C1A-U焊接材料的焊接质量明显优于采用G49A3C1S6+H10Mn2(SJ101)的焊接质量,相对而言,选用T492T1-1C1A-U的焊接质量更优,且焊道最好在4道左右;对于25 mm+25 mm板厚对接接头,推荐采用G49A3C1S6焊接材料,而且焊道数量适当增加,但大于9道之后,影响不是很大,故焊道宜选择9道。

预应力混凝土变截面连续梁桥施工工艺研究

文章针对预应力混凝土变截面连续梁的施工技术开展了分析。首先选择了某预应力混凝土变截面连续梁作为研究对象,并利用Midas/civil建立了相应的三维有限元模型。接着通过对混凝土容重、主梁刚度以及预应力张拉损失等因素的分析,探讨了它们对桥梁成桥线形和截面应力的影响。研究结果显示,混凝土容重、主梁刚度和预应力损失对预应力混凝土连续梁的跨中处竖向挠度的影响稍大于对截面应力的影响。随着成桥时间的增加,预应力混凝土连续梁的跨中处竖向挠度和截面应力呈现逐渐增大的趋势。

大跨径PC变截面连续箱梁桥主梁裂缝成因及防治措施分析

大跨径预应力混凝土(PC)变截面连续箱梁桥作为公路主干线常见桥梁,其服役期间连续箱梁病害主要为顶板及底板纵向裂缝,其次为腹板斜裂缝、腹板水平裂缝、横隔板裂缝、齿板锚固区裂缝。文章分析了箱梁各类裂缝的成因,并进一步提出了有效的裂缝防治措施,以供参考。

大跨度变高度钢箱梁温差调整合龙技术

为提高大跨度变高度钢箱梁桥梁的荷载能力和刚度,针对钢箱梁合龙段焊接加热、冷却过程和外界温度的变化对箱型变截面钢箱梁产生收缩和应力,会导致合龙段无法正常安装并影响桥梁整体强度等问题,在现有钢箱梁合龙工艺基础上,提出了一种大跨度变高度钢箱梁温差调整合龙施工技术。通过选择合适的施工时间与温度,采用步履式顶推工艺和临时扣塔结构,实现钢箱梁合龙段初步调整及快速闭合对接。同时,使用7字码板扣件和千斤顶组合调整体系,在初步合龙后对钢箱梁合龙段进行测量及微调,实现钢箱梁精确对接。并利用扁鹊云系统和数值模拟,对施工过程中桥梁应力和应变进行实时监测和模拟,根据监测与模拟结果调整施工方案,以提高工程安全性与质量。研究表明,该技术解决了外界温差、合龙温度和焊接温度对钢箱梁合龙施工的影响,显著提高了桥梁合龙施工的精度和施工效率,有效保证了桥梁工程的安全性,可综合节约造价约13%~16%。

中等跨径变高度连续梁不同施工方案综合分析

中等跨径变高连续梁常用的施工方案有满堂支架现浇法及挂篮悬臂浇筑法等。设计时,需结合现场的施工条件、工期、经济指标等因素,采用合理的施工方案。施工方案的不同,也会影响结构尺寸及钢束的设置。现利用桥梁计算软件“桥梁博士”对同一桥梁在不同施工方案下的受力进行计算分析,并综合对比受力性能、工程造价和施工方案利弊。相关结论对类似桥梁建造工程有借鉴作用。

新型变截面导梁设计研究

导梁是桥梁顶推过程中增大顶推跨度、减小主梁悬臂长度的重要措施之一,以一座202m跨径的钢拱桥顶推导梁施工设计为例,详细分析了新型变截面导梁设计参数的选取、导梁截面的优化及导梁的整体模型与局部模型验算。经验算,在最不利工况下,导梁各杆件最大应力为263MPa,局部验算最大Mises应力为270MPa,均满足设计强度要求,各杆件刚度和稳定性均满足设计要求。在满足施工要求的前提下,最大限度降低导梁自重,节约成本,具有明显经济效益,可为同类施工提供参考经验。

变截面连续箱梁承载能力检验方法

文章以某变截面连续箱梁桥为例,通过动静载试验,模拟桥梁在设计荷载作用下,承载能力是否满足设计要求。试验结果表明:该桥在动静载试验作用下处于弹性工作状态,未表现出明显的塑性变形,试验桥跨结构刚度及整体受力性能满足原设计要求,整体承载力满足原设计荷载等级“城市-A级”标准,符合设计荷载要求。

轨道交通工程中变宽连续U形梁的设计研究

在某轨道交通工程中,跨越道路时采用(30+48+30)m双线变宽连续U形梁,主梁采用现浇施工。该桥线路的间距变化大、设计难度大,通过建立有限元模型,对比分析杆系模型和三维实体模型的计算结果,研究关键截面纵向应力、横向应力的分布情况,验证桥梁构造设计、预应力布置的合理性,并提出桥梁的设计要点。研究表明,该类U形梁不仅可用于标准双线宽度的连续结构,还可用于非道岔区的连续变宽结构,从而拓展了连续U形梁在轨道交通领域的应用范围、丰富了U形梁的结构体系。