基于连续强度法的不锈钢梁抗剪切性能研究

不锈钢结构因具有良好的耐腐蚀性、容易维护等优点,逐渐成为工程建设领域中广泛使用的高性能绿色建筑材料。但不锈钢具有应变强化特性,现有设计规范计算工字形截面梁的抗剪切承载力结果较为保守,基于连续强度法,对不锈钢工字形截面梁的剪切屈曲承载性能进行研究,考虑了不锈钢材料几何非线性和几何初始缺陷的影响。基于试验验证的有限元数值模型,开展不锈钢梁抗剪切承载力影响的参数分析,探究各关键参数对其的影响规律,并与现行规范(中国、美国、欧洲)的计算结果进行对比。结果表明,在腹板厚度等参数不变的情况下,不锈钢工字形梁腹板的极限承载力会随着腹板宽高比的增加而降低。中国规范计算结果较为保守,低于构件的实际抗剪切承载力。连续强度法可以对不锈钢工字形截面的抗剪切承载力进行较为准确的计算。

具有边界记忆阻尼的Euler-Bernoulli梁模型的指数稳定性

该文研究了具有混合边界条件的Euler-Bernoulli梁模型,其中仅一端边界条件具有黏弹性记忆阻尼,而内部无其他阻尼影响。通过选择合适的乘子构造Lyapunov辅助函数,并利用能量估计方法,证明了此模型在其记忆核函数满足适当的假设条件时具有指数形式的衰减率。该结论表明,对于混合边界条件欧拉-伯努利梁模型,一个部分边界黏弹性记忆阻尼也足以产生一个整体的耗散机制,并且确保与全局内部摩擦/记忆效应的情况同样具有指数型衰减率。

高铁连续梁桥悬浇施工关键技术与控制技术研究

结合新建雄安新区至忻州高速铁路河北段小石坊村特大桥施工,阐述了高铁高墩预应力混凝土连续梁对称挂篮悬臂浇筑施工控制方法,并基于现场监控量测技术对主梁内力和变形进行控制,研究成果可为高速铁路连续桥梁悬浇施工控制提供借鉴。

悬臂法浇筑连续梁桥墩梁临时固结方案优化及应用

以马家坪板房沟大桥临时固结施工为背景,介绍了连续梁悬臂法挂篮施工墩梁临时固结方案优化和创新研究及技术应用;计算了不平衡荷载,进行荷载组合,根据不同组合计算不平衡力矩和竖向反力;进行了受力分析,根据受力状态优化和设计临时固结结构;进行了结构验算,提出施工工艺和质量控制要点多个方面阐述方案优化及应用情况。新设计的墩梁固结临时结构具有安全可靠、结构合理等优势,且施工简便,拆除容易,可为同类工程施工提供经验,为结构设计和方案优化等工作提供技术参考。

高速公路工程中预制混凝土连续梁预应力智能张拉施工技术分析

为提高高速公路施工效率与施工质量,研究预制混凝土连续梁预应力智能张拉施工技术。在所选高速公路桥梁工程上定位预应力筋位置并安装钢绞线,同时计算钢绞线张拉力伸长量,结合计算结果设置钢绞线张拉参数;构建预应力智能张拉系统,在该系统内控制张拉设备,实现多千斤顶同步张拉,从而完成连续梁预应力张拉施工。经实验分析可知:相较于传统人工张拉方式,该智能张拉技术可有效降低张拉过程中的伸长量偏差。

公路预应力连续梁荷载试验研究

本文以山东省某公路预应力简支梁为研究对象,使用有限元软件计算了桥体的自振频率,通过动载与静载荷载试验,分析桥梁结构的实际力学性能,判断桥梁的实际工作状况是否符合设计要求或处于正常受力状态,进而判断桥梁结构设计与运行期间的安全性,为后续桥梁养护和管理工作提供参考依据。研究结果表明:桥体一阶振型对应自振频率f1=1.76Hz,二阶振型对应自振频率f2=3.68Hz。上述计算结果表明桥梁的自振频率偏低,可能会与车辆或其他周期性荷载的频率接近,导致共振现象,影响桥梁的安全使用。各工况下各控制截面的主要应变测点实测最大值为62με,满足设计和使用要求,说明桥体在各类工况下工作性能良好。

轨道交通钢混组合连续梁及剪力件设计探讨

由于钢混组合梁结构可以充分发挥混凝土和钢结构的性能优势,因此在轨道交通桥梁设计中逐步得到推广。目前对于轨道交通组合梁上部结构构造设计及计算参考较少,不同设计标准、规范针对剪力件的计算仍存在区别,因此有必要对上述问题进行分析探讨。本文结合国内某轨道交通项目(45+70+45)m钢混组合连续梁的设计,通过有限元软件建模计算,分析钢混组合梁的受力特点,并针对国内外不同规范对于钢混组合梁剪力件的抗剪承载力计算公式进行比较及探讨,以期为同类型桥梁设计计算提供一定参考。

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。

钢筋混凝土连续梁抗连续倒塌压拱机制的数值分析

为了验证既有结构抗连续倒塌压拱(compressive arch action,CAA)机制理论在工程尺度中的适用性问题,基于有限元分析软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土连续梁的全精细数值模型,并通过已有实验验证了该模型的可靠性。基于该模型建立9个足尺结构的数值模型,考虑了工程常用的截面高度、跨度和配筋率。基于数值模拟的结果,分析了上述结构参数对CAA机制发展的影响。结果表明:随着配筋率的增大,CAA机制对结构抗连续倒塌的增强作用逐渐降低;在9~12的跨高比范围内,CAA机制对结构抗连续倒塌的增强作用提升,而在12~15的跨高比范围内,增强作用降低。

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。

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。

多箱室宽幅长联连续梁施工技术

随着预应力混凝土技术的不断进步以及高强材料和高性能混凝土在桥梁工程中的广泛应用,连续箱梁已逐步向多箱室、宽幅、大跨度长联的方向发展。但对于3箱以上的多箱室、20m的宽幅、长度为169m的多跨连续梁的施工却鲜有经验可供借鉴。结合某市政工程桥梁的特性,阐述了采用大量先进的设计、施工技术和监控监测手段解决大方量、薄壁混凝土施工质量控制难度大、梁体养护控制难度大、预应力张拉压浆安全质量控制难度大、预应力穿束施工困难等难题的研究与应用过程。

运营城际铁路大跨度连续梁竖向挠度监测探讨

针对城际铁路大跨度连续梁在运营期病害整治过程中原有桥面监测点无法正常观测,以及常规水准测量无法实施的问题,本文提出了一种利用连续梁通风孔布设监测标志,采用高精度智能全站仪三角高程法采集监测数据进行运营城际铁路大跨度连续梁竖向挠度监测的方法。经某城际铁路大跨度连续梁运维加固整治期间竖向挠度监测试验验证,该方法监测点布设简便,监测效率高,能够在不中断列车运营的情况下,准确测量运维整治期间连续梁竖向挠度的变化情况,为连续梁运维加固提供了可靠的监测信息。

基于差分挠度曲率的三跨连续梁损伤识别方法研究

三跨连续梁结构经常会受到各种外界不利因素的影响而出现损伤。为进一步提升三跨连续梁损伤识别技术的准确性和简便性,立足于差分挠度曲率的概念建立了一个基于新指标S_i的损伤识别新方法。由理论推导及算例验证可知:当梁体损伤出现在测点i与i+1之间时,Si指标在i-1、i与i+1三处的指标值(S_(i-1)、S_i、S_(i+1))与其余位置处的指标值都不同,据此可判断出损伤的出现及其位置,并可实现图形化展示;然后从S_(i-1)、S_i、S_(i+1)中任选两个取值,对应联立求解其意义表达式后即可确定出用局部抗弯刚度变化和剪切刚度变化所代表的损伤程度信息。基于S_i指标的损伤识别新方法可得到梁体损伤程度的解析结果,同时具有实施相对简便、获取结果快速等优点。

节段预制拼装波形钢腹板连续组合箱梁抗弯性能试验研究

为研究波形钢腹板连续组合箱梁在整体现浇和节段预制拼装施工工艺下抗弯性能的差异,对一片节段预制拼装变截面波形钢腹板连续箱梁和一片相同尺寸的整体式波形钢腹板连续箱梁进行了抗弯性能试验,分析了接缝的存在对节段预制波形钢腹板连续梁不同特征截面上应变的分布、荷载-挠度曲线变化、预应力增量的影响,并对两片梁的破坏形态进行了分析,试验结果表明:加载初期,接缝的存在对试验梁刚度影响较小,两片梁的应变和变形接近。开裂后节段拼装梁节段接缝间的混凝土应变相对整体梁偏小,但接缝处的混凝土应变较大,接缝位置的塑性变形使得内力重分布现象更加明显;整体梁出现典型的弯曲裂缝,而节段拼装梁裂缝数量在整个过程中相对较少,集中出现在节段两侧接缝位置;在塑性阶段,节段梁变形主要发生在接缝位置,梁体变形相对较大,而边跨相对于中跨挠度变化较小。节段拼装梁的预应力筋相比于整体梁发挥了更大的作用,应力增长速率更快,且节段拼装梁有效高度变化小于整体梁。提出了节段预制拼装波形钢腹板连续箱梁抗弯承载力计算公式,且公式计算值与试验结果吻合程度较好。

箱外/箱内连续爆炸作用下混凝土箱梁爆炸毁伤模型试验及机理分析

为研究爆炸作用后二次起爆对单箱三室混凝土箱梁的破坏行为,开展节段箱梁试件箱外/箱内连续爆炸试验。在10 kg TNT药柱爆炸作用后,施加5 kg TNT药柱继续作用,观测箱梁试件毁伤及动态响应。利用LS-DYNA软件分析了TNT当量、爆炸距离及起爆位置对箱梁破坏形态及动态响应的影响。结果表明:5 kg TNT炸药在中间箱室底板中心正上方0.35 m处二次起爆后,中间箱室顶板破洞进一步增大,底板破洞沿横、纵桥向长度分别为48.50 cm、62.50 cm,底板中心钢筋凹陷18.30 cm,两侧腹板有明显损伤。采用10 kg、5 kg TNT分别对3个箱室进行箱外/箱内连续爆炸作用,且二次起爆为内部接触爆时,箱室顶、底板均出现贯穿性破洞,底板破洞均大于顶板。相较于药柱位于箱室底板上方0.35 m,采用接触起爆时,箱室顶板沿横、纵桥向破洞长度分别减小21.2%、33.8%,底板破洞长度分别增加103.9%、113.2%。

含多维随机变量的广义概率密度演化方程解析解:以Euler-Bernoulli梁为例

广义概率密度演化方程的解析解,不仅具有重要理论价值,而且具有校验数值解、进而标定数值算法误差的作用.以Euler-Bernoulli简支梁为例,推导给出了梁受迫振动时跨中位移响应所对应的广义概率密度演化方程解析解.包括非平稳非高斯随机载荷作用下的解(包含2维随机变量)以及同时考虑载荷随机性和结构参数随机性时的解(分别包含2维、4维和5维随机变量).分析结果表明,真实的概率密度演化是一个十分复杂的过程,远不能用简单的概率分布函数加以描述.这一进展,可为概率密度演化理论的进一步深入研究提供一个方面的基础.

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。