板桁结合加劲梁弦杆焊接残余应力影响研究

为明确板桁结合加劲肋弦杆焊接残余应力分布特征,研究弦杆顶板焊接对腹板高强螺栓应力的影响。以温州瓯江北口大桥为背景,基于ABAQUS软件建立加劲梁下弦杆局部三维有限元模型,结合现场焊接顺序对焊接温度场和应力场进行数值模拟。

板桁结合悬索加劲钢桁梁桥特殊节点受力行为

为了研究板桁结合悬索加劲连续钢桁梁桥加劲弦与上弦杆连接部位特殊节点的静力受力行为,依托重庆曾家岩嘉陵江大桥建立了全桥三维多尺度有限元模型,并通过缩尺模型试验对有限元分析结果进行验证,对特殊节点在最不利荷载组合作用下的受力状况进行了研究。研究结果表明:特殊节点中加劲弦与上弦杆交界处附近应力较大,且应力分布较复杂,为重点关注部位;特殊节点总体Von Mises应力在198.0 MPa以内,特殊节点各杆件Von Mises应力均小于钢材的强度设计值,结构具有足够的安全储备;正交异性桥面系参与主梁竖向弯曲受力,上层桥面系传递的内力约占纵桥向、横桥向上合力的34%和33%;荷载由跨中向支点经过特殊节点的传递,钢桥面板、上弦杆、竖腹杆以及斜腹杆承担的力逐渐传递给了加劲弦,引入加劲弦来提高梁高,抵抗主梁截面的竖向弯矩。有限元分析结果验证了重庆曾家岩嘉陵江大桥特殊节点的可靠性,也为类似节点的研究与设计提供参考。

悬索桥板桁结合型加劲梁剪力滞计算的简化方法

针对采用板壳有限元方法计算悬索桥板桁结合型加劲梁桥面系剪力滞的建模工作量巨大、效率低下的情况,根据该类结构剪力滞的特性,研究其简化计算方法。该方法采用换算梁法将板桁结合桥面系桁梁换算为连续薄壁梁;建立能够考虑剪切变形影响的单主梁悬索桥有限元模型;以变分法为基础,将考虑了结构几何非线性影响的加载影响区间作为等效简支梁的跨度,将作用于该区间的活载、吊索力和支座反力作为荷载;根据叠加原理进行组合荷载作用下的剪力滞求解。以拟修建的某铁路悬索桥为例,采用ANSYS建立全桥板壳有限元模型与简化方法进行对比分析,结果表明简化方法具有较高的计算精度。

板桁结合梁剪滞效应分析的有限段法

提出一种板桁结合梁剪滞效应分析的有限段单元模型 ,避免了常规计算方法中的某些不足。利用势能驻值原理和“对号入座”法则建立了单元刚度矩阵 ,对芜湖长江大桥斜拉桥部分进行了实桥分析 。

斜风下板桁结合加劲梁静气动力系数试验研究

以岳阳洞庭湖二桥为工程依托,采用风洞试验方法分别对板桁结合加劲梁成桥状态和施工状态横桥向三分力系数及顺桥向阻力系数随风攻角、风偏角的变化进行了试验研究,比较了不同长度补偿段模型对试验结果的影响,基于试验结果拟合了板桁结合加劲梁成桥状态和施工状态顺桥向阻力系数随风偏角变化表达式.结果表明:进行斜风作用下板桁结合加劲梁顺桥向气动力测试时,当补偿段模型长度约为测力模型长度的30%左右时基本可以满足精度要求;板桁结合加劲梁成桥状态和施工状态顺桥向阻力系数均随风偏角的增加而先增大后减小,当风偏角约为50°~55°时达到最大;板桁结合加劲梁横桥向阻力系数随风偏角的增大而先增大后减小,当风偏角为5°~10°时达到最大,约为风偏角为0°时阻力系数的1.05倍.

大跨径板桁结合主梁斜拉桥几何非线性分析

提出一种板桁组合结构有限段单元 ,建立了考虑桥面板局部变形和桁架杆件次应力影响的大跨径板桁结合主梁斜拉桥几何非线性分析模型。该模型自由度少 ,计算方便 ,而考虑的因素更为全面 ,数值算例证明了模型的有效性 ,可为大跨径板桁结合主梁斜拉桥局部与整体相关屈曲极限承载力的分析提供参考。

板桁结合梁斜拉桥3D-ANSYS建模技术研究

以天兴洲大桥为背景,分析大跨度板桁结合梁公铁两用斜拉桥的结构特点.给出有限元法模型的假设条件与相关问题的处理技术.基于ANSYS平台,利用APDL开发工具,实现了大跨度斜拉桥的3D有限元程序化建模.并详尽介绍了建模程序框架与功能模块的实现方法,其成果可供桥梁设计与结构分析时参考.

芜湖长江大桥连续板桁结合梁的空间结构分析

采用空间梁单元和板单元的组合空间模型 ,对芜湖长江大桥正桥第三联 3× 1 44 m板桁结合连续钢桁梁施工过程中主桁杆件和桥面板的应力变化及结构的自振特性进行了较为详细的分析。

芜湖长江大桥连续板桁结合梁的动力特性研究

简要论述了振动模态分析方法,并指出有限元分析模型在结构整体监测中的重要性。根据芜湖长江大桥连续板桁结合梁的结构特点,建立了桥梁的三维空间有限元分析模型,然后采用ANSYS有限元分析程序对大桥的动力特性进行了分析,获得了连续梁桥的自振频率和振型;并与实测结果进行了对比。

大跨度板桁结合斜拉桥空间仿真分析方法研究

以一座公铁两用斜拉桥为例,对大跨度板桁结合斜拉桥结构体系采用不同的离散方法进行空间仿真分析,通过对各种离散方法计算得出结果的分析和比较,得出了一些有益的结论,其结果可供同类工程参考。

大跨度板桁结合斜拉桥施工阶段温差效应研究

为了研究施工过程中温度场对板桁结合斜拉桥控制线形的影响效应,结合主梁温度场,对施工状态下的未铺装钢结构板桁进行了24h连续测试。实测数据表明:在日照情况下,板桁结合主梁温度场为正温差梯度分布;在夜晚情况下,板桁结合主梁温度场为负温差梯度分布。利用实测温度场数据,建立有限元模型并进行了分析。研究结果表明:板桁温差效应对控制线形的影响明显。由板桁正温差引起的主梁竖向位移达到15.66cm,上、下弦杆的纵向伸缩差达到1.66cm;由板桁负温差产生的主梁竖向位移为2.15cm,上、下弦杆的纵向伸缩差较小(0.23cm)。通过计算值与实测值进行对比,板桁温差效应占结构总响应的55%左右。

板桁结合梁涡振性能及抑振措施研究

为研究板桁结合梁的涡振性能及抑振措施,以国内某拟建公轨两用斜拉桥为研究对象,通过1:60缩尺比节段模型风洞试验,在低阻尼条件下研究主梁的涡振性能及涡振主要诱因,进一步探究检修道栏杆形式、安装水平翼板以及间隔封闭检修道栏杆对板桁结合梁涡振性能的影响。研究结果表明:该板桁结合梁在成桥状态+3°风攻角下会发生大幅竖向及扭转涡振,而且桥面检修道栏杆和防撞栏杆是引起涡振的主要原因。改变检修道栏杆外形对竖向和扭转涡振的控制效果都不理想;安装水平翼板能够有效抑制竖向涡振,但是对扭转涡振的控制效果不佳;间隔封闭检修道栏杆对主梁竖向及扭转涡振均有较好的控制效果,而且其控制效果与封闭栏杆的方式有关,而非仅取决于透风率的改变。从机理上看,这可能是因为间隔封闭检修道栏杆不仅改变了涡脱方式,而且削弱了涡激力沿跨向的相关性。

板桁结合加劲梁悬索桥颤振稳定措施试验研究

为了研究板桁结合加劲梁悬索桥的颤振稳定性,以国内某大跨悬索桥为背景,通过节段模型风洞试验分别研究了上、下中央稳定板以及水平稳定板的制振效果,并考察了阻尼比对主梁颤振临界风速的影响,最后对比研究了原设计方案和安装上中央稳定板的板桁结合加劲梁的三分力系数。研究结果表明:上中央稳定板可以有效抑制板桁结合加劲梁颤振,且颤振临界风速增长率随稳定板高度的增加呈非线性变化;安装于桥面下方的下中央稳定板不能改善主梁的颤振性能,但安装于下平联处的下中央稳定板可以在一定程度上提高主梁的颤振临界风速;安装于桥面板边缘处的水平稳定板会恶化主梁的颤振稳定性;将上、下中央稳定板联合使用时主梁可以取得更好的颤振性能。阻尼比对以扭转颤振为主的板桁结合加劲梁具有显著影响;安装与栏杆等高的上中央稳定板在小攻角范围内对主梁三分力系数的影响很小。

温度效应下的板桁结合钢桥局部分析

板桁结合结构钢桥在日照作用下,因桥面板和主桁升温速度不同而存在较大的温差,这种温差的存在对桥面板与桁架连接部位以及横梁与桁架连接的部位造成不利的影响。以重庆市东水门长江大桥为工程实例,运用有限元分析软件Midas FEA对实桥建立三个节段有限元模型,采用板单元,温度荷载加为单元温度,对局部温差作用进行了分析。结果表明:桥面板应力主要影响位置在横梁的两侧0.3 m内,其应力符号相反;温差19℃时,引起板应力最大2.9 MPa,横梁剪应力在22.8 MPa波动;温差30℃时,应力5.35 MPa,剪应力高达32.52 MPa。根据结构钢材考虑的温差,可知本工程设计的结构在目前考虑的温差效应是安全的,在施工拼装的过程中,应严格控制局部温差。

公铁两用板桁结合连续梁桥架设技术

介绍目前我国最大跨度的公铁两用板桁结合连续梁桥的架设技术。在工程实践中采用了新的施工方法 。

悬索桥板桁结合加劲梁钢-STC组合桥面支承体系设计优化

杭瑞高速岳阳洞庭湖大桥为(1 480+453.6)m双塔双跨钢桁梁悬索桥,主梁为采用了钢-STC轻型组合桥面的板桁结合型钢桁加劲梁,钢-STC轻型组合桥面支承体系由横向桁架支承及桥面纵、横梁支承组成。采用ANSYS软件建立主梁节段有限元模型,针对组合桥面支承体系,从横向桁架结构形式、桥面纵横梁体系及其结构尺寸等方面进行设计优化。结果表明,带竖腹杆的横向桁架结构形式在桥面刚度、构件应力水平方面均具有较大优势;多横梁体系桥面刚度大,桥面构件应力水平低,适用于钢-STC轻型组合桥面。洞庭湖大桥板桁结合加劲梁钢-STC组合桥面支承体系采用带竖腹杆的横向桁架,纵横梁支承体系采用在横向桁架竖腹杆位置设置边纵梁、次横梁间距2.8m的多横梁体系,能够很好地兼顾结构刚度、应力水平及钢材用量。

一种板桁结合型加劲梁竖向抗弯刚度的近似算法

板桁结合型加劲梁(后称加劲梁)因其刚度大、自重小等特点成为桥梁特别是大跨度桥梁的主要结构形式之一。为了解决加劲梁竖向抗弯刚度计算复杂的问题,基于前人已有的数据与研究,提出一种近似算法:首先统计了国内外26座典型加劲梁主要结构形式,并通过手算与电算分析不同结构形式的主桁架和下平联对竖向抗弯刚度的影响;其次,基于应变能互等原理将主桁架斜腹杆和下平联连续化处理为薄板结构;最后,通过加劲梁连续化等效的箱梁提出计算加劲梁竖向抗弯刚度的近似计算公式。研究结果表明:上述近似公式计算结果与加劲梁实际结构竖向抗弯刚度具有良好的吻合性,误差小于5%,可满足工程需要。

基于梁段有限元法的悬索桥板桁结合型加劲梁剪力滞分析

悬索桥板桁结合型加劲梁桥面系与主桁共同受力,桥面系剪应力沿截面横向分布不均匀,使其弯曲正应力的横向分布呈曲线性状,此即剪力滞效应。相比采用实体或板壳单元进行板结合桁梁剪力滞分析建模复杂、效率低下等问题,利用最小势能原理,采用梁段有限元法的思路,以桁架梁连续化为基础,提出了一种计入剪切变形、剪力滞翘曲影响的悬索桥板桁结合桥面系加劲梁的平面薄壁梁单元,并在求解过程中考虑大变形的影响,推导了加劲梁单元刚度矩阵和几何刚度矩阵,并据此编写了计算程序。利用本程序对简支板桁结合型加劲梁和拟修建的三跨连续悬索桥的控制截面桥面板应力、主梁位移、截面有效宽度和剪力滞力矩进行了计算,并与采用板壳有限元法的计算结果进行了比较。结果表明,计算结果与板壳有限元法结果吻合较好。所建立的考虑剪切变形、剪力滞效应和大变形影响的梁段有限元法便于程序化,适用性和可扩展性强,便于工程计算使用。

板桁结合斜拉桥支承体系受力行为研究

阐述了板桁结合梁桥在中国的发展与建设及板桁体系计算理论的应用现状,阐明了研究钢桁梁斜拉桥板桁支承体系受力行为的现实意义;介绍了钢板桁斜拉桥有限元分析模型的建立方法,采用关键因素轮换法分析了板桁连接系各主要构件截面刚度对其整体受力行为的影响。

板桁结合钢桁桥在旧桥通行能力升级改造中的应用

松浦大桥大修工程上层桥面宽度由原来的12 m拓宽为24.5 m,上层桥面系与主桁上弦采用全线固结的连接方式,为我国板桁结合体系在旧桥通行能力升级改造工程中的首次应用。板桁结合结构的使用可有效的提高结构的承载力,改善主桁杆件受力,减小加固工作量。结合松浦大桥上层桥面更新,介绍和分析了板桁结合结构体系在松浦大桥大修工程中的应用及构造形式,为既有钢桁梁桥的大修和改造提供有益借鉴。