板桁组合结构体系受力特性及计算方法研究

对板桁结构的各结构体系受力分析的目的是为了在设计过程中能根据各体系的受力特点 ,对不同的构件进行有针对性的设计。文中针对芜湖长江大桥连续梁的板桁组合结构各体系受力的情况 ,在板桁组合结构计算分析中 ,将结构划分为 3个体系 ,对各体系的受力情况进行了具体分析计算。认为板桁组合结构第一体系受力的最主要的特点 ,是混凝土桥面作为主桁上弦杆翼缘的一部分参与结构整体受力 ,在恰当考虑桥面有效宽度后 ,第一体系的受力分析可以按常规的杆系结构分析办法处理。第二系为由纵横梁及桥面板构成的加劲板 ,可采用叠加桥面板单元的网格梁组合模型进行分析。而第三体系受力主要是分析其在轮压荷载下的受力状态 ,分析时应按实际情况考虑多个车轴下的轮压布置 ,并考虑纵梁支承刚度差异带来的影响。

板桁组合结构中混凝土桥面板有效宽度计算分析

板桁组合结构中混凝土桥面板支撑在钢桁梁上直接承受汽车荷载 ,桥面板在体系受力中存在较明显的剪力滞后现象。通过研究 ,采用有限元空间模型对芜湖长江大桥板桁组合连续梁混凝土桥面板的剪力滞后情况进行了分析 ,以确定在板桁组合结构设计的平面分析计算中 ,桥面板参与工作的有效宽度。研究结果表明 ,在芜湖桥连续梁板桁结构中 ,按空间有限元方法计算出的桥面板在正弯矩区有效宽度与英国规范BS5 4 0 0计算结果相吻合 ,有效宽度比约 0 90 ;而在负弯矩区BS5 4 0 0的计算结果偏于保守 ,实际有效宽度比可按 0

板桁组合钢梁的非线性有限元分析

对板桁组合钢梁进行非线性有限元分析。用有限个横向条带法构造了板桁组合结构极段考虑局部屈曲的空间位移模式。基于三维连续体的虚功增量方程，导出了横向条带板段单元U．L列式，用空间欧拉坐标变换考虑其位形变化，用截面塑性系数来考虑其材料非线性。应用所编程序，对广东西江桥原板行组合结构模型梁进行了非线性分析，并对其计算结果进行了一些试验验证。

板桁组合结构计算模式与动力特性研究

首先用有限个横向条带法构造了板桁组合结构板梁单元考虑局部面外变形的空间位移模式 ,然后根据变分原理 ,导出了横向条带板梁单元的结构矩阵。文末应用所编程序 ,对广东西江桥板桁组合结构模型梁的振动特性进行了研究 。

芜湖桥板桁组合结构的研究

芜湖桥为双层 (上层公路 )双线铁路桥。全桥范围用栓钉将上层公路桥面板与主桁上弦杆和纵、横梁连成整体 ,共同受力 ,这种结构称为板桁组合结构。与常用的 T型截面组合梁相比 ,板桁组合结构有许多特点 ,现有规范满足不了设计要求 ,所以做了大量的试验研究 ,专门为其制定了设计规范 ,并已应用于该桥的设计与施工。该桥已于 2 0 0 0年 9月底竣工通车 ,运营状况优良。

三主桁连续板桁组合桥空间计算方法研究

针对三主桁连续板桁组合桥的构造特点,通过构造结合梁单元的位移模式,利用势能原理推导结合梁单元的刚度矩阵,提出2种结合梁法,结合梁法一的特点是把桥面板作为主桁架弦杆的上翼缘并与主桁架弦杆形成钢-混结合梁,结合梁法二的特点是把桥面板作为纵、横梁的上翼缘并与纵、横梁形成钢-混结合梁;而常规的板梁组合法的特点是桥面板为连续各向同性的薄板并与纵、横梁组成桥面系共同承受荷载;并通过试验结果与理论结果的比较分析验证了3种空间计算方法的有效性及结果的正确性。

板桁组合结构分析中的板梁单元

为了能合理和方便地分析板桁组合结构的受力性能,将纵、横梁视为混凝土板的加劲梁,建立考虑板梁共同作用和相对滑移板梁单元、无共同作用和过渡区的板梁单元。其中,将矩形板视为单元的基本部分,梁视为附属部分,即以矩形板4个结点的结点位移以及每条板梁结合面(有钉区)中线上的3个相对滑移自由度作为板梁单元的基本自由度,以构造板和梁的位移模式,由此得到板梁单元的单元刚度矩阵。

芜湖长江大桥板桁组合结构斜拉桥建造技术

芜湖长江大桥是一座跨越长江的公路、铁路两用大桥。为综合解决长江航道,净空限制和满足公路、铁路行车条件,首次采用大跨度低塔斜拉桥板桁组合结构。为解决设计和建设过程中的关键技术问题,进行了荷载,刚度标准,材料,焊接标准和结构构造等方面的系统研究。本文对这些研究成果作了简要介绍。

RC刚架拱桥的板桁组合加固及动力特性

钢筋混凝土(RC)刚架拱桥常见的加固方法大多属于局部加强而非整体改造,因此对于改善结构受力性能的作用极其有限,难以满足我国现阶段公路交通荷载日益增大的需求。针对以上问题,文中首先提出了一种新型加固方法——板桁组合加固法,该加固方法在主梁两侧架设钢桁架,通过植筋、焊接、铺设钢筋网和浇筑混凝土等措施使钢桁架与主梁牢固连接,形成板桁组合结构,从而使结构受力从主梁受力体系转变成板桁组合受力体系,实现对结构受力的优化;然后,利用该方法对某刚架拱桥进行加固改造,通过有限元仿真模拟与桥梁动载试验,对该新型加固方法的有效性和实用性进行验证。结果表明:加固后结构自振频率有效提高;竖向刚度和承载力显著增大;结构一阶面内竖弯频率理论值较加固前提高80.5%,公路-I级荷载作用下加固后结构下挠值较加固前减小56.8%,混凝土构件应力水平较加固前减小10.9%~69.8%;该加固方法对结构的动力特性具有改善作用,加固后结构的竖向振动效应小于加固前且实测冲击系数远小于现行规范值,结构动力性能良好。

板桁组合桥梁车桥动力分析模型的等效简化方法

以上海轨道交通5号线跨越黄浦江的公路、轨道交通两用连续钢桁梁斜拉桥--闵浦二桥为工程背景,基于梁格法理论,建立大跨度板桁组合体系桥梁车辆-桥梁系统耦合振动分析模型的快速合理的等效简化方法,阐述了此类桥梁的动力特性以及各部分构件对桥梁动力特性的贡献。分析结果表明,等效前后的模型在动力特性方面具有良好的一致性,等效后的模型可用于车桥耦合振动分析。该等效简化方法为建立大跨度板桁组合体系桥梁车桥耦合振动分析的简化模型提供了一种简捷的方法。

单索面低塔斜拉板桁组合公铁两用桥地震响应分析

建立了郑州黄河公铁两用大桥主桥第一联单索面低塔斜拉板桁组合桥的三维有限元计算模型,对该桥梁进行了自振特性分析,在此基础上进行该桥的地震响应研究,对比分析了一致激励下和考虑行波效应非一致激励下的桥梁地震时程响应的差异。计算结果表明,与竖向刚度相比,该桥梁的横桥向刚度相对弱了一些,桥梁第一振型为横桥向弯曲振动;行波效应对桥梁地震响应的影响较大;当地震波峰值加速度不超过0.15g时,该桥梁的抗震安全性是可以得到保证的。

板桁组合结构混凝土桥面板开裂后的刚度分析

通过计算分析板桁组合结构混凝土桥面板刚度折减下,挠度、内力等的变化趋势,并结合相关研究成果,讨论桥面板刚度的合理取值。为相关桥梁的计算提供一定的参考。

芜湖大桥板桁组合结构空间自振特性分析

芜湖大桥为板桁组合结构的斜拉桥，本文采用自编程序对其自振特性进行了计算和分析，绘出了振型图，为今后对此类桥梁进行进一步动力分析提供参考。

板桁组合结构主桁节点板应力集中系数研究

为给板桁组合结构节点板的设计提供参考,以沪通长江大桥为背景,针对板桁组合结构的传力特点,采用ANSYS建立节点区域梁段的板壳模型,计算轴力、弯矩单项荷载作用下节点板区域的应力分布特征和应力集中系数。分析弦杆腹板高度、腹杆翼缘宽度、弦杆与腹杆间圆弧半径、腹杆间圆弧半径4个参数对应力集中系数的影响,并拟合出应力集中系数的计算公式。结果表明:单项荷载作用下的应力最大值均出现在所加载的杆件与相邻杆件间的节点板圆弧过渡起始位置;不同杆件在轴力、弯矩作用下的节点板区域应力集中系数不同;下弦杆在轴力、弯矩作用下的节点板区域应力集中系数均较大;下弦杆在轴力作用下的节点板区域应力集中系数与现有公式计算值吻合较好,其他情况下节点板区域的应力集中系数均较现有公式计算值大,需引起重视。

板桁组合桥车桥动力分析模型简化方法

以上海闵浦二桥为工程背景,基于梁格法理论,探索了建立大跨度板桁组合体系桥梁车辆—桥梁系统耦合振动分析模型的快速合理的等效简化方法,阐述了此类桥梁的动力特性以及各部分构件对桥梁动力特性的贡献。分析结果表明等效前后的模型在动力特性方面具有良好的一致性,等效后的模型可用于车桥耦合振动分析,为建立该类桥梁车桥耦合振动分析的简化模型提供了一种简捷的方法。

板桁组合结构有限元分析方法的优化

通过研究板桁组合结构的受力特点,在常用的有限元计算方法基础上,该文提出一种简化的计算分析方法以提高工作效率。并以两个实例为依据,通过静力和动力特性分析,验证了此简化方法的有效性和实用性。

板桁组合结构分析的超级有限元法

针对板—桁组合结构的静力分析问题 ,根据桁梁桥弯曲扭转理论 ,将复杂的离散型结构进行准三维化处理 ,使其离散成一系列梁段单元超级元 .考虑到弯曲扭转拉伸压缩等多种变形效应 ,再将超级元离散成板单元和空间杆单元 ,按一般有限元法选取其自由度 ,通过采用构件自由度向超级元自由度转换 ,把复杂多构件问题的求解 ,变为少量一维节点变量问题的求解 .这种简捷有效的超级有限元法 ,既达到了简化计算过程的目的 ,又保证了计算精度 ,而且可以方便地和一般有限元法结合使用 .

板桁组合结构钢-混结合段的受力性能

为研究某公路、铁路两用斜拉桥公路桥面钢-混结合段的受力性能,对其进行了非线性有限元分析。同时依据相似性原则设计了钢-混结合段的大比例试验模型,测试了荷载作用下试验模型的控制断面和主要构件的应变和位移。理论分析与试验测试结果表明:钢-混结合段中钢结构、混凝土结构及栓钉的应力水平较低,具有较强的安全储备;钢与混凝土之间相对滑移量较小,钢结构荷载比较顺畅地传递到混凝土结构,钢-混结合段的工作性能良好,构造设计合理。本文的研究结果可供板桁组合结构钢-混结合段的设计参考。

大跨度低塔斜拉桥板桁组合结构建造技术

芜湖长江大桥是我国20世纪末修建的跨度最大、规模也最大的公铁两用新型桥梁,由于采用混凝土板与桁梁结构的新结构和整体结点、大断面带肋箱型的钢梁,现行的规范以及国产钢材已不满足设计要求,需要为本桥梁制定专项设计标准和规范,并解决钢材问题。为此本课题对大跨度低塔斜拉桥板桁组合结构,板桁组合结构混凝土桥面板,高性能14MnNbq桥梁用钢,焊接标准、焊接材料及焊接工艺,疲劳问题,厚板焊接整体结点制造技术,混凝土板与桁架桥结合,以及主跨312m跨中合龙技术等8大关键技术进行了详尽的研究并付诸实施。文中简介了应用情况及主要创新点。