基于蒙特卡洛法的Euler-Bernoulli梁基频和振型求解方法

将Rayleigh法和蒙特卡洛法相结合,在Euler-Bernoulli梁理论假设下求解了均匀梁、变截面梁和附带集中质量的变截面梁自由振动问题.对原本连续的梁结构模型进行离散化处理,利用蒙特卡洛法给出梁结构的假设振型.将假设得到的梁结构振型函数代入Rayleigh法,多次计算过程中,将历次基频所得值与计算所得最小值进行比较,根据其相对误差判断是否满足收敛条件,进而求得基频及对应的振型.结果表明,不同计算模型中基频最大误差不超过10%,能够满足工程需求,且精度和时间的控制参数调整灵活,使用者可根据自身需要自行调节.该方法理论简明,适用范围广泛,能够快速准确地求解诸多类型的梁结构基频和振型.

蜂窝梁柱子结构抗连续性倒塌性能研究

目的研究蜂窝梁柱子结构的抗连续性倒塌性能,为工程应用提供设计依据。方法基于拆除构件法,应用ABAQUS有限元分析软件建立蜂窝梁柱子结构与实腹梁柱子结构模拟模型,研究在中柱失效作用下的结构性能,分析孔型、开孔率和首孔距离等参数对蜂窝梁柱子结构抗连续性倒塌性能的影响。结果蜂窝梁柱子结构相比于实腹梁柱子结构的峰值承载力增长64.26%,所对应的位移增长73.57%;蜂窝梁良好的成铰机制使悬链线效应发展更充分;孔型、开孔率、首孔距离对其破坏模式、峰值荷载、悬链线效应发展程度均具有一定影响。结论蜂窝梁柱子结构具有良好的抗连续性倒塌能力,孔型宜为圆形或六边形,开孔率宜取40%~60%,首孔距离宜取0.75~1.0倍梁截面高度。

模块化钢结构梁柱子结构抗连续倒塌性能研究

模块化钢结构作为一种高度预制的装配式建筑,具有工业化程度高、绿色节能环保等优点。但是,由于模块化钢结构体系超静定次数较低,其在极端荷载工况下的抗连续倒塌性能应予以特别关注。模块化钢结构梁柱子结构作为主要的传力路径,具有多梁多柱等有别于传统框架梁柱子结构的特点,需对其抗连续倒塌性能开展研究工作。该文针对采用螺栓-角件连接节点的模块化钢结构梁柱子结构进行Pushdown试验及数值模拟,分析了在双柱失效、单柱失效工况下试件的破坏模式和抗连续倒塌机理。结果表明,梁柱子结构在两种工况下的受力机理不同:在双柱失效工况下,梁柱子结构抗力主要由梁机制提供,加载后期抗力提供方式体现出一定的悬链线机制,并随水平连接板厚度的增加而增强;在单柱失效工况下,子结构抗力主要由模块间水平连接抗剪能力提供,由梁机制及悬链线机制提供的抗力较小。

多跨连续梁自由振动的动态有限元分析

利用Timoshenko梁振动微分方程的奇次解,建立了单元任意截面的变形、内力与节点位移的关系,取端点截面的内力得到动态有限元列式。动态有限元具有不依赖网格密度、可准确计算任意阶次的振动频率和振型等特点。利用动态有限元刚度矩阵行列式为0条件,推导出1~4跨等截面等跨径的多跨连续梁频率方程。分析了多跨连续梁的自由振动,结果表明:相应简支梁的频率为多跨连续梁的固有频率、振型经扩展后为多跨连续梁的振型;多跨连续梁的振动有第二频谱现象和梁高振动特征。

基于GNSS的五塔连续斜拉桥主梁上CPⅢ平面网快速测量方法试验研究及应用

大跨度桥梁的长大连续梁会随着温度的变化,产生较大的纵向和竖向位移,导致连续梁桥上CPⅢ点坐标存在多值性,设站精度无法满足高铁对轨道板测量相关精度要求。本文提出了一种基于GNSS静态测量的连续梁上CPⅢ点平面坐标快速测量新方法,并依托郑济高铁长清黄河特大桥,设计了实际测量试验,并对新方法的可行性进行了验证。试验结果表明,这种基于GNSS的CPⅢ点平面坐标快速测量方法,在观测时长为30 min的情况下就能达到大跨度桥梁上底座板、轨道板等施工对CPⅢ平面网相关测量精度的要求。

高铁大跨双肢墩连续刚构桥减震系梁地震易损性分析

为了解地震作用下减震系梁对高铁大跨双肢墩连续刚构桥的减震效果,以某主跨180 m的山区高铁双肢墩连续刚构桥为背景,分别建立采用钢筋混凝土(RC)系梁、2种新型减震系梁(可屈服钢系梁与斜交筒式黏弹性阻尼器系梁)方案的全桥有限元模型,对比分析不同系梁方案下的结构损伤、桥面平顺性指标等。结果表明:2种新型减震系梁均不会在地震作用下出现负刚度,新型减震系梁方案较RC系梁方案能有效降低系梁和主墩的结构损伤概率,主墩最大压应变降低83.3%;但减震系梁对震后桥面平顺性指标无明显改善,需采用更具针对性的技术措施。

任意边界条件下带集中质量的连续多跨梁自振特性分析

提出一种用于求解任意边界条件下带有任意集中质量的连续多跨梁的自振特性的方法。求解过程为:运用改进的傅里叶级数法(Improved Fourier Series Method,IFSM)确定梁的位移形函数,通过Rayleigh-Ritz法得到梁的拉格朗日方程,然后利用Hamilton原理得到频率特征矩阵,通过求解广义特征值求得自振频率及位移振型。随后,对所提出的方法的收敛性和精度进行讨论,与现有文献中的方法对比,该方法具有计算精度较高、收敛性好、收敛速度快等特点。讨论不同边界条件下截断数、跨数以及频率阶数之间的关系。最后通过工程中的实际案例说明该方法的实用性,与现有文献对比可知,其精度可达99.9%以上,由此验证了该方法的可靠性以及适用性。该方法易于通过编程实现快速计算,可为工程运用提供便捷有效的理论支撑。

大吨位连续梁上跨既有铁路转体施工技术研究

为解决既有铁路线上跨新建大吨位连续梁上转体施工难题,以京滨铁路JBSG–3标段连续梁为例,对上跨既有铁路线(大北环铁路)的转体施工难点及要点进行总结,该大北环铁路两侧转体桥梁重达7 700 t,并与大北环铁路相交交角为54°11',由于转体桥梁自重大及大北环铁路线繁忙、天窗时间短,现场转体施工难度极大。拟定采取水平转体法+球铰系统进行桥梁转体施工,通过现场严格控制球铰安装精度、梁体准确称重及配重、试转优化、转角刻度及梁面轴线对转体位置双控等多重措施并行,最终在48 min内安全、可靠、精准地完成既有铁路线两侧梁段的转体施工。

碳纤维格栅网-UHPC 增强RC 连续梁 负弯矩区裂缝性能研究

为研究碳纤维格栅网-UHPC(Ultra-High Performance Concrete)增强RC(Reinforced Concrete)连续梁负弯矩处的抗裂性能,设计7根配置不同的UHPC及碳纤维格栅网的试验梁,进行五点弯曲加载试验,分析碳纤维格栅网和UHPC的掺入、碳纤维格栅的网格尺寸、格栅的层数以及UHPC的铺设厚度等参数对负弯矩区开裂荷载和裂缝性能的影响,提出了适合碳纤维格栅网-UHPC增强的钢筋混凝土梁平均裂缝间距、裂缝宽度计算公式。试验结果表明:对照组试验梁的裂缝呈细且密的特点,有别于普通RC梁的裂缝少,宽度大;与普通RC梁相比,单独设置碳纤维格栅网、UHPC增强的试验梁负弯矩区段的开裂荷载分别提升了28.6%、85.7%,同时设置碳纤维格栅网和UHPC增强的4个试验梁分别提升了114.3%、128.6%、142.9%、171.4%;碳纤维格栅网格尺寸的减小、碳纤维格栅层数的增加、UHPC铺设厚度的增加均可以提高抗裂性能,并且使裂缝数量显著增加,裂缝间距和裂缝宽度明显减小。本文基于现有的国内外规范提出的适合碳纤维格栅网-UHPC联合加固的钢筋混凝土梁的平均裂缝间距、裂缝宽度计算值与试验值吻合较好,验证了计算公式的准确性。

独柱墩连续梁桥横向倾覆稳定性研究

目前,关于独柱墩桥梁倾覆倒塌事故的报道屡见不鲜,论文以某独柱墩连续梁桥为工程背景,依据相关文件,采用有限元软件MIDAS CIVIL建立了独柱墩连续梁数值模型,分析了该桥最不利工况下的横向倾覆特性。

大幅变宽连续箱梁桥受弯性能研究

为研究大幅变宽度连续箱梁桥的宽跨比对其力学特性的影响,以湖南省长益高速公路互通匝道变宽预应力混凝土连续梁桥为工程背景,分别建立梁格模型与单梁模型,对其弯矩、挠度及应力进行分析。研究结果表明:在仅考虑自重与二期荷载作用下,随着宽跨比的增加,各纵梁沿横截面承担的弯矩逐渐趋于均匀,各纵梁承担的应力相对平均偏差增大,空间效应明显;与增加箱室宽度而变宽的主梁相比,通过增加箱室数量而变宽的主梁的挠度与弯矩分布更加均匀。

连续梁桥顶升施工过程控制分析

以两联三跨连续梁顶升改造施工为工程背景,采用PLC电脑同步控制系统进行顶升施工。通过midas Civil有限元软件建立模型,对桥梁施工顶升过程进行仿真计算,在确保梁体安全的前提下,计算分析得到顶升不均匀位移差控制值。并对顶升过程中的桥梁采取变形、应力、基础沉降、裂缝等监测措施,并制定相应的监测预警值,以期为后续桥梁顶升改造施工提供理论依据。

端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌动力性能研究

为研究端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌的动力性能,本文采用拆除构件法研究中柱失效下的端板连接蜂窝梁平面钢框架的抗连续性倒塌动力性能分析,并研究不同端板厚度、开孔率、首孔距离及孔形等参数对其抗连续性倒塌动力性能的影响。结果表明:中柱失效后,随失效柱的位移增加,蜂窝梁首孔处逐渐形成塑性铰,结构内传力路径重分布,使其重新维持稳定,并未发生连续倒塌。失效点极限竖向位移为419.1 mm,失效柱第三层极限水平位移为25.7 mm。端板厚度对其抗连续性倒塌性能影响较大,端板厚度为6 mm时,失效柱两侧蜂窝梁极限竖向转角达到7.34˚,结构发生连续性倒塌,建议端板厚度为10~14 mm之间。开孔率和首孔距离对连续倒塌性能影响较小,开孔率对其极限位移影响为正相关,推荐开孔率在50%~70%之间,首孔距离对其极限位移影响为正相关,推荐首孔距离在0.5~1.5 h之间。正六边形孔端板连接蜂窝梁平面钢框架相较圆孔形会更加稳定。基于位移法,提出适合端板连接蜂窝梁平面钢框架结构的动力放大系数为1.2。

任意不等跨等截面连续梁自由振动分析

以等截面任意不等跨连续梁为对象,基于Euler-Bernoulli梁理论,利用分段梁模型和分离变量法,在考虑连续梁边界以及梁段位移连续性条件的基础上,提出了任意多跨不等跨连续梁固有频率和振动模态分析新方法。利用该方法可高效得到任意不等跨连续梁的固有频率和振动模态,该方法将为多跨连续梁车-桥耦合等受迫振动响应研究提供新的思路和便利。

超大跨连续梁桥摩擦摆支座隔震性能研究

为了研究大跨度连续梁桥采用摩擦摆支座的隔震性能,以福州市某主桥为七跨钢-预应力混凝土混合连续梁桥为工程背景,通过有限元软件SAP2000建立了空间动力模型,采用非线性时程分析方法,研究了摩擦摆支座对超大跨连续梁桥的减震效果。结果表明,采用摩擦摆支座可以减小结构基频及大大降低固定墩的地震响应,提高结构抗震性能,并且在主跨桥墩上布置摩擦摆支座是经济合理的,可为同类型桥梁的隔震措施设计提供参考。

铁路肋板式槽型连续梁剪力滞效用试验研究

铁路肋板式槽型连续梁是一种新结构,由腹板、肋板、底板和设置在支座处的横隔板组成。对沪通铁路黄封联络线(40+64+40)m肋板式槽型连续梁进行实桥静载试验研究,该试验是国内首次进行的大跨度槽型连续梁桥实桥试验。试验过程中分析了截面位置、肋板、支座等因素对槽型梁底板剪力滞效用的影响。试验结果表明:肋板式槽型梁在荷载作用下,截面底板存在较明显的剪力滞现象,不同截面位置剪力滞系数有差异;跨中无肋板截面在承受正弯矩作用时底板腹板位置呈现正剪力滞效用,在承受负弯矩作用时呈现负剪力滞效用;由于支座影响在承受负弯矩时底板腹板位置呈现正剪力滞效用,且剪力滞效用较其他截面明显;肋板会改变槽型梁截面正负剪力滞效用。

高速铁路连续梁工程悬臂浇筑施工技术研究

由于高速铁路因具有速度高、无砟轨道系统精度要求高、冲击荷载大等特点,因此对桥梁工程的施工精度、跨中徐变挠度、工后沉降有更为严格的要求。但在深水、高空、跨航道等多种复杂条件的综合作用下,悬浇连续梁施工难度大。为保障施工安全和效率,文章以工程实例为依托,研究了高速铁路连续梁悬臂浇筑施工技术,根据工程客观情况,着重分析了深水裸基岩环境下梁部施工特殊工法和技术要点。悬臂施工线形监控、应力监控结果证实了施工技术效果与价值可靠,可为同类型工程施工提供技术经验。

大跨度PC连续梁桥施工控制方法应用

为控制大跨度PC连续梁桥的线形和内应力,利用有限元分析法计算出梁段竖直挠度和不同块体施工的顶板、底板应力值。在施工控制阶段,通过设置监测点、预埋应力传感器,获得挠度和应力的实测值,对比理论计算结果和实测值,进而评估施工控制措施的有效性。结果显示:该桥梁悬臂施工阶段和成桥阶段线形控制良好,应力实测值与理论计算值的偏差较小,变化趋势保持一致。

基于数值仿真的多跨连续梁桥可行性评估研究

为提高公路桥梁的建设水平,以G346国道路网三跨连续梁桥工程为研究对象,在总结项目概况的基础上,采用四阶段法评估该桥的交通量。基于预测交通量,利用有限元软件,解析主梁梁高对结构设计安全系数的影响规律,研究最佳梁高。开展纵横向有限元仿真数值分析,从多个角度综合评估桥梁结构的合理性。结果表明,项目建成初期,交通量增长相对较快(增长率为18.98%),运营后期交通量增长速度逐渐放缓;桥梁承载力和设计弯矩均随主梁高度增加而增加,本桥推荐梁高为2.0 m;桥梁承载能力极限状态和正常使用极限状态均满足规范要求。研究成果可为此类结构提供参考。

大跨度铁路连续梁拱组合桥梁结构拱梁合理刚度比研究

大跨度连续梁拱组合桥梁具有良好的受力性能与经济效应,其中,拱梁刚度比是该类桥型的1个重要设计参数,而以往对拱梁刚度比的研究不够深入和全面。为了解拱梁刚度比对大跨度铁路连续梁拱组合桥梁的影响,以正在建设的福州乌龙江大桥为例,研究拱梁刚度比对桥梁的结构受力特性、梁拱荷载分担和工程量的影响。结果表明:拱梁刚度比对拱肋轴力及主梁、拱脚和拱顶处弯矩影响显著。当刚度比<1:73或>1:44时弯矩最大增长接近50%,拱梁刚度比的增加,更有利于发挥拱肋的性能;但在拱梁刚度比≥1:44时,拱肋刚度增加对整体受力性能提升有限,而当拱梁刚度比≤1:73时,主梁承受活载增长过快,增加了结构发生局部破坏或整体倒塌的风险。综合考虑,此类桥型拱梁刚度比合理取值范围应在1:44~1:73。工程中为了获得更好的经济效应,可适当减小主梁刚度或拱肋刚度。