新型波形钢腹板组合箱梁畸变效应

为研究新型波形钢腹板(CSW)组合箱梁的畸变效应,以板梁框架法和位移法为基础,建立单箱多室新型CSW组合箱梁的畸变控制微分方程和边界条件,得到畸变正应力解析解,并采用有限元法检验推导结果的正确性。应用推导结果对比分析新型CSW组合箱梁与传统CSW组合箱梁的畸变性能,以及截面高度、箱室宽度和钢底板厚度对新型CSW组合箱梁畸变效应的影响。结果表明:解析解计算得到的畸变正应力与有限元模型计算的结果吻合较好,畸变角的变化规律与有限元模型计算结果一致;与传统CSW组合箱梁相比,新型CSW组合箱梁的畸变翘曲刚度减小了38.89%,畸变框架刚度减小了71.84%,抗畸变能力减弱;随着截面高度和箱室宽度增加,新型CSW组合箱梁跨中畸变角和跨中畸变双力矩均逐渐增大,且箱室宽度的影响更为明显;随着钢底板厚度增加,新型CSW组合箱梁跨中畸变角逐渐减小,跨中畸变双力矩逐渐增大。

基于梁格法的单箱多室箱梁桥偏载系数研究

【目的】为了探究单箱多室宽桥面箱梁桥的偏载效应,明确相关影响因素对偏载系数的影响规律,以湖南省长沙市港子河大桥为例开展数值仿真与对比研究。【方法】基于商用有限元软件Midas Civil构建桥梁的有限元梁格法模型,研究单箱多室箱梁桥偏载效应,分析偏心距等影响因素对偏载系数的影响规律。【结果】研究表明,正应力偏载系数最大值为1.25,出现在跨中截面,剪应力偏载系数普遍在1.5左右,经验系数法对于类似宽桥面单箱多室箱梁桥偏载系数的估计严重偏低。活载偏心距对偏载系数有较大影响,且偏心距越大偏载系数越大,两者近似线性相关。【结论】梁格法能够较为准确地模拟单箱多室箱梁结构偏载效应,尤其是现代城市中宽桥面单箱多室箱梁桥,而经验系数法对类似桥梁并不适用,预测结果严重偏低,增大了箱梁桥开裂的风险。

弯曲桥梁抗倾覆性能分析与加固设计

抗倾覆性能是曲线桥梁的一项重要安全性指标。对于某高速公路工程平面弯曲梁桥,通过空间有限元建模分析,计算了弯曲混凝土连续箱梁的抗倾覆稳定系数与支座反力,并进行了抗倾覆加固设计。由分析验算结果可知,钢板混凝土盖梁加固措施受力简明、施工方便,宜用于快捷加固独柱墩弯曲桥梁以增强其抗倾覆性能。

单箱四室波形钢腹板组合箱梁桥承剪分析

为明确单箱多室波形钢腹板组合箱梁桥的剪力传递路径,以某单箱四室波形钢腹板组合箱梁斜拉桥为背景,采用有限元法建立全桥模型,针对其58m连续跨选取5个控制截面,分析自重和偏心荷载作用下各控制截面混凝土顶底板和各钢腹板的承剪比。结果表明:剪力由混凝土顶底板和波形钢腹板共同承担,承剪比与结构的边界、作用的荷载、截面位置有密切关系;自重作用下各钢腹板承剪比对称,截面剪力的方向影响钢腹板的承剪比例,中腹板承剪比最小;偏载直接作用的钢腹板承剪比高于其余钢腹板的承剪比;横隔板对混凝土顶底板和钢腹板的承剪比影响不大,仅对横隔板区域的钢腹板承剪比产生一定影响。

单箱多室波形钢腹板箱梁的横向受力分析

为研究单箱多室波形钢腹板箱梁桥在车轮荷载下的横向受力特点及有效分布宽度,建立了单箱单室、双室、三室波形钢腹板箱梁的有限元模型,对比分析了3种截面箱梁的横向应力和有效分布宽度的规律。通过缩尺模型梁试验,验证了有限元分析结果。通过研究发现,单箱多室波形钢腹板箱梁的横向受力可近似简化为单室箱梁,但按照目前规范计算波形钢腹板箱梁的有效分布宽度存在较大误差。利用有限元模型,研究了荷载横向作用位置、腹板中心间距、悬臂板长度、顶板厚度、波形钢腹板尺寸及类型等参数对单箱单室箱梁有效分布宽度的影响,结果表明荷载横向作用位置和箱室腹板中心间距是最重要影响因素。通过对参数分析结果进行曲面拟合,得到了单箱单室波形钢腹板箱梁的有效分布宽度计算公式;单箱多室箱梁有效分布宽度可按0.9倍的单室箱梁有效分布宽度计算。最后,以某单箱三室波形钢腹板箱梁桥为例,按照该文公式求得有效分布宽度,采用弹性框架法计算了横向单点和多点车轮荷载作用下箱梁的顶板横向应力,并与有限元模型、桥规方法计算结果进行了对比,发现:横向多点车轮加载时,忽略不同箱室有效分布宽度的差异会使横向应力计算结果偏不安全,建议采用该文提出的应力折减系数考虑此因素影响;按照该文方法计算的横向应力结果更精确,与规范方法相比误差可减小20%~40%。

波形钢腹板矮塔斜拉桥整体稳定性分析

为了解波形钢腹板矮塔斜拉桥新型组合结构桥梁的整体稳定特性,以跨径(58+118+188+108)m的某波形钢腹板矮塔斜拉桥为背景,根据波形钢腹板箱梁的力学行为特点,利用MIDAS Civil软件建立该桥杆系单元模型,对比ANSYS软件建立的空间块体板壳组合单元模型的计算结果,验证了杆系单元模型的有效性,在此基础上采用杆系模型计算全桥的整体稳定性。计算结果表明:恒载是桥梁重要的失稳因素,引起的第1阶失稳模态为面内主墩屈曲失稳;风荷载单独作用引起的第1阶失稳模态主要是面内对称弯曲失稳和面内反对称弯曲失稳,稳定系数较大;桥梁的弹性稳定系数最小值为19.79;桥梁结构整体失稳模态接近于高墩连续刚构桥的失稳模态;考虑几何非线性后稳定系数最小值为19.4,桥梁结构稳定性满足桥梁设计规范要求,该桥在运营阶段不会发生失稳破坏。

悬臂施工期波形钢腹板斜拉桥腹板剪力分配规律研究

为了解单箱多室波形钢腹板组合梁斜拉桥悬臂施工期腹板剪力分配规律及传递路径,以某单箱五室波形钢腹板组合梁斜拉桥为研究对象,采用有限元法建立悬臂施工阶段实体有限元模型,分析施工阶段应力叠加作用下各腹板的剪应力分布和剪力分配比例。结果表明:各腹板剪力分配比例与施工工况密切相关,当前节段斜拉索张拉时,剪力主要由中腹板承担;后续节段施工时各腹板剪力承担比例趋于一致。斜拉索作用下4道边腹板剪应力值相差不大,而中腹板剪应力值与有无钢导梁相关;横隔板的设置可明显改善各腹板剪力的不均匀分配现象。最大悬臂状态斜拉索及自重共同作用下,无钢导梁区中腹板承担剪力占比大于边腹板,因此单箱多室波形钢腹板组合梁斜拉桥腹板施工期受力关键控制腹板为无钢导梁区中腹板。

单箱多室波形钢腹板简支箱梁偏载系数简化计算方法

为了得到单箱多室波形钢腹板简支箱梁偏载系数的简化计算方法,用刚性横梁法推导了单箱多室波形钢腹板箱梁荷载横向分布系数的计算公式,通过有限元建模计算单箱多室波形钢腹板箱梁的偏载系数,并对影响偏载系数的因素进行参数敏感性分析。基于偏载系数与荷载横向分布的关系,提出偏载系数的简化计算公式,利用该公式对某工程实例进行了偏载系数计算。结果表明,影响正应力偏载系数及剪应力偏载系数的最主要因素是宽跨比,提出的偏载系数简化计算公式适用于不超过5室,单室宽度与跨径比介于0.08~0.24的单箱多室波形钢直腹板箱梁正应力偏载系数及剪应力偏载系数的求解。

预应力混凝土斜交连续箱梁设计

研究目的:娄底市共荣路上跨娄邵铁路采用(25+40+25)m预应力混凝土斜交连续箱梁,斜交角度为55°,支架现浇施工方法。由于该梁桥面较宽,斜交角度较大,为了对实际结构进行更准确的模拟,本文采用空间梁格及平面单梁两种有限元分析方法对预应力混凝土斜交连续梁进行对比分析研究。研究结论:(1)为方便预应力混凝土斜交连续梁设计,建议采用单梁法设计,空间梁格法进行验证;(2)大角度斜交连续梁跨中最大正弯矩和中支点负弯矩在恒载作用下均小于正桥,但剪滞效应比正交箱梁更为显著,设计时必须充分考虑其剪滞效应;(3)斜交连续梁钝角边侧支点反力比锐角边侧支点反力要大15%左右,设计时特别注意支座的选择及下部结构设计;(4)为增加各箱室之间横向刚度,建议在边跨及中跨设置几道横隔板;箱内可采用两次倒角使其不出现锐角,以消除应力集中现象;梁体建议采用全预应力结构设计,并将梁体普通钢筋适当加强;(5)本研究结论可为预应力混凝土大跨度斜交连续梁桥设计提供参考。

长联多跨悬浇连续宽箱梁施工监控技术研究

长联多跨连续宽箱梁桥,由于跨数多,全桥施工需经过多次合龙。因此,在此类桥型在施工过程中,严格控制主梁线形(包括横向线形)则显得更为困难和重要。以某一联十八跨四线悬浇连续大断面箱梁桥为例,论述了长联多跨连续梁桥施工监控技术,阐述了挂篮变形合理取值及悬浇节段立模标高的确定原则,采用MIDAS CIVIL6.7.1软件建立有限元模型,模拟计算该桥施工全过程,并根据现场实测值不断修正计算参数,得到各节段施工预拱度,提供合理的悬浇立模标高,以确保成桥线形及内力与设计相符。

单箱多室混凝土箱梁水化热实测与分析

混凝土水化热是单箱多室混凝土箱梁产生早期裂缝的主要因素之一,而目前对于单箱多室混凝土箱梁水化热研究较少。以佛山市奇龙大桥边跨单箱多室混凝土箱梁作为研究对象,通过各重要部位布置的测点对浇筑后的水化热温度场进行了长达14 d的连续测试,明确了箱梁不同部位水化热的发展规律。基于ANSYS有限元软件对该混凝土箱梁温度场进行了仿真分析,分析结果与实测值吻合;基于混凝土材料的力学性能的发展规律,对水化热温度场所致的结构应力场进行了分析,得到了混凝土箱梁各控制点的应力时程曲线及箱梁腹板内外温差的控制限制。结果表明:对于所研究的混凝土箱梁而言,外腹板的主拉应力最大,其值为2.14 MPa,小于对应时刻的抗拉强度值2.53 MPa,但应力长时间处于较高的水平,因此腹板内外温差应控制在30℃以内。根据实测与分析结果,提出了单箱多室箱梁开裂控制的混凝土配合比设计及养护建议。

大跨斜交变截面宽箱连续梁桥裂缝成因分析

某大跨度斜交变截面宽幅连续箱梁桥通车6年后,箱梁中跨跨中腹板及底板倒角位置出现大量裂缝,加固后仍继续开裂,为得到箱梁裂缝的确切成因,采用ANSYS软件建立模拟施工过程的三维实体有限元模型进行全过程精细分析。计算结果表明:单梁杆系模型对空间效应显著的宽箱斜梁桥分析结果不准确,腹板变薄、竖向预应力筋减少、空间效应易导致腹板及底板倒角位置开裂,19.3 m宽幅桥梁不宜采用单箱单室截面。

单箱多室现浇箱梁模板整体吊装工艺设计与施工

结合赤石特大桥箱梁结构特点,将1号梁段模板现场散拼工艺优化改进,确定了箱梁标准段模板整体吊装工艺,详细介绍了整体吊装工艺模板设计、加工、安装、拆除以及模板施工中的注意事项。此外,将模板现场散拼工艺和整体吊装工艺在进度、质量、安全等方面进行对比,为同类工程设计与施工提供了参考,同时也体现了模板整体吊装工艺的优越性。

单箱多室波形钢腹板组合箱梁约束扭转剪应力分析

波形钢腹板组合箱梁扭转刚度小、截面易发生翘曲变形.为合理计算单箱多室波形钢腹板组合箱梁约束扭转时的剪应力,对剪力流进行分解,根据剪力流的传递路径、微元体纵向平衡及翘曲位移连续性,引入能够反映各室箱壁剪力流传递规律的常数,考虑波形钢腹板的褶皱效应推演出截面几何特性和剪应力的实用计算公式.基于Reissner原理建立约束扭转控制微分方程,并用初参数法求得解析解.用该文解析法和ANSYS有限元法计算偏心荷载作用下简支箱梁的扭转剪应力,并引入反映扭转剪应力对总剪应力影响的剪应力增大系数和翘曲剪应力对扭转剪应力贡献的剪应力系数,详细分析了梁宽和箱室数量对剪应力的影响.研究结果表明:该文解析解与ANSYS有限元解吻合良好;梁宽增大和箱室数量增加均可降低扭转剪应力;约束扭转使得外腹板剪应力增大系数达到1.69,且腹板间的总剪应力表现出明显的分布不均匀性;翘曲剪应力对扭转剪应力的影响显著,设计时不可忽略;设计时应考虑混凝土顶底板扭转剪应力对主拉应力的影响,避免斜裂缝的产生.

混凝土单箱多室宽箱梁剪力滞系数分析

该明确了宽跨比、宽高比均较大的低高度混凝土单箱多室连续梁桥在活载作用下的剪力滞效应分布特点,通过空间实体模型与平面杆系模型相结合的有限元法,对此类桥的空间应力响应进行了研究。研究表明:边跨和中跨跨中断面的剪力滞效应均较小,而中支点断面的剪力滞效应十分显著。研究给出此类桥型不同区段合理剪力滞系数的取值,成果可为今后类似工程的设计、施工及长期监测研究提供参考。

单箱多室变截面连续宽箱梁桥梁格模型研究

采用剪力柔性梁格理论对某单箱多室变截面连续宽箱梁桥进行建模计算,具体介绍纵向梁格两种切分方式及切分后各截面特性参数的修正方法。运用Midas/Civil按两种切分方式分别建立增设虚拟横梁的剪力柔性梁格模型,同时用Midas/FEA建立实体模型。通过对梁格模型、实体模型计算结果与荷载试验实测数据对比分析,总结单箱多室变截面连续宽箱梁桥梁格建模时需要考虑的因素,并验证虚拟横梁刚度取值的正确性,结果表明梁格法简单易行,计算精度较高,能够满足工程要求。分析了桥面结构、普通钢筋和预应力筋对箱梁整体刚度的影响,给出梁格模型的修正方法和建议,使之更加真实可靠地反映桥梁整体状况。

单箱多室波形钢腹板组合箱梁腹板剪力分配理论

提出了一种利用剪力分配系数来计算单箱多室波形钢腹板组合箱梁在横向对称竖向荷载作用下腹板剪应力的方法。首先基于波形钢腹板不抵抗轴力的特点和箱梁平截面假定,用微元体平衡方程和变形协调条件建立了单箱多室截面波形钢腹板箱梁腹板剪力流的计算方程,然后基于该方程提出了腹板剪力分配系数的计算方法。以深圳南山大桥、郑州朝阳沟特大桥、河南卫河特大桥为例,基于ANSYS有限元分析对所提理论进行了验证,结果显示理论分析与数值模拟的误差在5%以内。同时也基于国内某桥梁的试验结果进行了对比,误差在3%以内。由此可见,提出的理论和方法可准确地对多个波形钢腹板之间的剪力分配进行分析,满足实际工程设计计算的要求。

罗家沟大桥斜交异形钢箱梁智能同步顶推施工方法研究

结合甘肃省天水市罗家沟大桥跨高速公路的钢箱梁顶推架设施工方法,论述智能多点同步顶推施工的系统组成、工作原理、施工要点、施工过程及注意事项,特别是针对该桥钢箱梁为斜交、异形、大吨位等特殊难题,给出了科学的解决方案,对于同类工程具有很强的推广应用价值。

斜腹板箱形梁桥腹板剪力分布的空间三维有限元分析

为了研究斜腹板单箱多室箱梁在不同边腹板斜度、边界条件和箱室数量等条件下的腹板剪力分配规律,采用三维有限元分析软件对单箱多室箱梁进行数值模拟,通过后处理“局部方向内力总和”提取出箱梁各道腹板的剪力值并运用剪力增大系数的概念进行对比分析.结果表明:边腹板斜率增大,对剪力分配影响较小;支座数量的增多使得梁端支座反力在腹板中的分布更为均匀,多支座可有效降低边腹板承担剪力的比例;箱室的数量减少,可使剪力分布趋于均匀分布.

单箱多室斜交箱梁剪力滞效应分析

文章结合具体工程实例,介绍了单箱多室斜交箱梁的剪力滞分析思路,并通过建立三维实体有限元模型,对比分析了正交桥与斜交桥剪力滞效应的差异,探讨了宽高比、斜交角等结构参数对单箱多室斜交桥剪力滞效应的影响。研究发现,单箱多室斜交箱梁桥的剪力滞效应与正交桥相比有很大差异,同时其参数敏感性也更加显著。