大跨度曲线UHPC连续刚构箱梁桥的设计研究与实践

以上海市松江区外下洋路油墩港桥为研究对象,研究基于UHPC的大跨度曲线连续刚构桥的总体设计和构造设计;结合体内及体外预应力布置方式,研究节段箱梁及下部桥墩的装配化施工方案。分别建立空间梁单元模型和整梁空间实体单元模型进行计算分析,并对计算结果进行对比分析。分析结果表明空间实体单元模型的应力分布与空间梁单元相比趋于均匀,采用空间梁单元模型的计算结果进行分析验证偏于安全,结构受力完全满足要求。该工程首次提出采用钢结构横隔板代替传统混凝土横隔板,钢结构横隔板构造简单,便于节段箱梁的预制施工。从空间实体单元模型计算结果来看,钢横隔板与UHPC横隔板的作用效果基本一致,满足结构整体受力性能的需求。

施工阶段曲线预应力连续刚构桥空间受力分析

为研究曲线预应力连续刚构桥施工阶段空间受力特性,以南京至句容城际轨道交通工程上1座五跨连续刚构桥为研究背景,利用ABAQUS有限元模型建立不同曲线半径桥梁模型。通过对最大悬臂状态下截面正应力受不同曲线半径的影响分析,研究便于工程应用的实用计算方法。研究表明,在自重和预应力荷载作用下,墩顶截面正应力出现内小外大现象,其余截面则出现内大外小现象。通过指数函数拟合公式提出较为简便的以直代曲实用计算方法,为工程实际提供参考。

京沪高速铁路(京徐段)跨线桥梁设计概述

京沪高速铁路(京徐段)多次跨越既有铁路,跨越既有线桥涵设计是京沪高速铁路桥梁设计的重要节点。通过对上跨大李联络线及预留复线、京山四线及西黄左线、两个津浦单线、津浦双线等四处跨线桥梁工点介绍,针对不同的既有线现状情况,总结出跨越既有线桥涵设计的常用结构形式为:空间刚架、悬浇连续梁、基础斜置简支梁及转体施工连续梁。

轻轨车-轨道梁-刚构桥空间耦合振动分析及乘坐舒适性评价

提出一种跨座式轻轨车、轨道梁及刚构桥空间耦合振动时域分析方法。轨道梁及刚构桥采用常规有限单元模拟,跨座式轻轨车采用弹簧阻尼相连的多刚体模拟,可方便考虑走行轮、导向轮、稳定轮下轨道不平顺影响,每一积分步内对桥梁系统动力方程扩展,建立轻轨车-轨道梁-刚构桥时变系统空间振动方程,采用直接积分法同时求解三者空间动力响应,并编制相应计算分析程序。针对目前世界最大跨度轻轨专用刚构桥96m+160m+96m,探讨车速、单线行车、双线对开等不同工况对三者动力响应影响并对轻轨车进行乘坐舒适度评价。结果表明:在设计行车速度下,乘客可安全舒适通过该桥。该方法可运用于跨座式轻轨车与其它轨道梁或桥梁空间振动分析。

预应力混凝土连续刚构桥0号块空间分析

以水南特大桥主桥为研究对象,利用大型通用有限元程序MIDAS/Civil建立了该桥桥墩0号块的空间有限元计算模型,对0号块在施工阶段及成桥运营阶段两种工况下的应力进行了分析.计算结果表明,该桥桥墩0号块除在横隔板人孔部位略为薄弱外,其余部位均满足规范要求,计算结果已为该桥设计提供依据,对同类桥梁0号块设计也具有一定的参考价值.

半刚性连接三维梁系钢结构弹性分析的普遍模型

本文基于基本假定 ,从空间梁单元的经典刚度方程出发 ,通过引入梁单元的虚拟连接刚度 ,经严格的数学推导 ,建立了端部具有任意连接刚度的空间梁单元半刚性连接刚度方程。从而进一步得到了半刚性连接空间梁系结构的统一模型 ,并通过对空间钢框架结构进行分析 ,证明了该模型的普遍性和有效性。

大跨径连续刚构桥主跨底板合龙预应力束的空间效应研究

对大跨径连续刚构桥中跨底板混凝土在底板预应力筋作用下可能纵向开裂的现象进行了分析,阐述了产生这种现象的力学机理。根据一座跨径布置为140 m+268 m+140 m的单箱单室预应力连续刚构桥的结构与设计特点,对该桥在底板预应力作用下的空间效应不利影响进行了分析,提出了避免跨中箱梁底板纵向开裂、底板混凝土向下崩出和腹板竖向拉应力过大的建议,可为大跨度连续刚构桥的设计提供参考。

大跨连续刚构桥0号块空间应力分析

以某大跨连续刚构桥0号块为研究对象,采用ANSYS大型有限元程序建立0号块实体模型,选取施工阶段及运营阶段的最不利工况,分析0号块空间应力情况。计算分析表明:0号块总体应力水平较为合理,但局部区域存在应力集中,设计中宜进行局部优化。

高层空间半刚性连接钢框架分析的QR法

采用双向三次B样条基函数及正交多项式乘积的线性组合,构造了空间钢框架结构分析QR法的整体位移函数,借助于有限元法的离散网格、单元刚度方程,通过单元结点位移和QR法广义位移的变换,建立起QR法的计算格式.基于半刚性连接钢框架结构的基本假定,在单元的刚度矩阵和等效荷载向量中引入无量纲刚度因子,通过刚度因子的不同取值,不但可以分析空间刚接框架、简支框架,还可以分析任意的半刚性连接钢框架.程序计算的结果证明了该算法的正确性及精确性.

地基基础刚度变化对高层建筑的影响

以高层建筑巨型框架结构为例,将高层建筑巨型框架结构与其基础等效连续化为一个半无限大弹性地基上的加劲薄壁筒组合体,并以此三维模型,用半解析法分析计算了该结构地基基础刚度变化对其上部结构的影响.计算结果表明,地基基础刚度变化对高层建筑结构的顶端侧移、层间侧移、上部结构的翘曲位移、地基和基础结构底部应力的影响都是非常显著的.

预应力连续刚构桥施工空间仿真分析

箱梁桥是一个空间的结构受力体系,因承受拉、压、弯、剪和扭等的复合作用,其结构变形和受力情况十分复杂,在大跨P.C.连续刚构桥中表现得尤为显著.通过对ANSYS程序进行二次开发,实现了重庆合川白果渡嘉陵江大桥主桥施工全过程的空间仿真分析,这对深入认识该类桥的实际受力情况意义重大.

青龙山特大桥空间异形刚架桥设计及优化

空间刚架结构采用墩梁固结的构造,在竖向荷载作用下,能够利用固结端的负弯矩降低梁的跨中弯矩,从而达到减小梁高的目的。在桥下净空受限的情况下,根据刚架结构的力学特点,进行形状优化可极大地改善线路条件,更好适应地形。结合青龙山特大桥的设计,介绍了空间刚架结构的特点及不同桥式方案的选择。采用有限元方法对选取1号节段刚架进行验算,结果表明刚架各控制点参数均满足标准要求。空间异型刚架桥方案可为线路夹角小、净空受限的桥梁工程施工设计提供有益参考。

宁安铁路小角度斜交桥异形刚架空间分析研究

南京至安庆铁路新建工程需跨越321省道,线路与既有道路夹角仅为16.45°。为解决结构高度受限、斜交角度过小的问题,通过多方案比选确定采用(39.6+18.7+41.3+18.7+39.6)m的异形刚架桥,着重介绍开天窗和侧窗异形刚架的布置和设计。基于空间分析和动力特性分析总结异形刚架的受力行为和特点,对比分析空间和平面两种计算方法的差异性。计算结果表明,该结构能够满足无砟轨道桥梁的各项强度及刚度要求。

刚性参考系与转盘几何

给出了刚性参考系及其空间几何的定义并推出了转盘观者的空间几何．讨论了刚性参考系与稳态参考系的联系与区别．

空间刚架杆内力的微分关系

对空间刚架杆内力的微分关系进行了推导,给出了空间刚架杆内力间的微分关系式。为更好理解掌握空间刚架杆内力之间的关系提供了一定的理论依据。

大跨度连续刚架拱桥的地震响应研究(英文)

广州新光大桥是世界上第一座三跨连续钢桁拱与钢筋混凝土V型刚构结合的钢-混凝土组合体系桥梁,主桥跨度为(177+428+177)m.以广州新光大桥为例,研究地震动空间变化对大跨度连续刚架-拱组合体系桥梁地震响应的影响.地震空间效应变化考虑了桥梁支点间横桥向和顺桥向多点激励和行波效应,研究结果表明:在不同的地震激励下桥梁的地震响应特征截然不同,地震动的空间变化对主拱肋、V型刚架的影响很大,而对边拱肋的影响相对较小;且随着剪切波速增加,主拱顶相对拱脚的纵桥向位移逐渐减小,而边拱拱顶的纵桥向位移基本不受剪切波速的影响.

大跨连续刚构桥0号块受力分析

根据圣维南原理采用Midas FEA有限元分析软件对某主跨为140 m的大跨径连续刚构梁桥的0号块进行了空间应力分析,分析工况取施工最大悬臂阶段及成桥运营阶段受力最不利状态,计算结果表明该桥满足施工期间及运营期间规范允许值,计算结果为设计提供一定依据,对同类桥梁0号块设计具有一定参考价值。

考虑二阶效应的空间刚架结构布局优化

针对三维空间刚架布局优化问题,以七自由度节点梁柱单元二阶弹性理论推导考虑构件几何非线性和截面翘曲变形的非线性刚度矩阵,通过整合梁柱单元非线性刚度矩阵对刚架结构进行整体的二阶弹性分析,建立满足刚架结构强度、刚度和稳定性要求的布局优化数值模型;并针对复杂刚架结构布局优化数值求解问题,改进遗传搜索算法(GA),提出可靠拓扑和引导型遗传算法双向控制方法(KLGA).该方法一方面将拓扑变量从布局设计变量中分离,以构件重要度评定结构可靠拓扑变量组合,再与设计变量整合;另一方面将结构特有的引导信息加入算法中,为GA提供全局最优解的指引路径.通过两种典型的刚架算例表明二阶效应模型和KLGA算法的可行性和有效性,例如算例2中基于二阶效应模型的KLGA得到的最优结构质量比GA减轻了24.5%,波动幅度从9.61%提升到1.39%,算法更加稳定.

符夹铁路青龙山特大桥空间刚架设计

小角度交叉桥梁结构中,空间框架结构具有结构高度低、整体刚度大、施工难度小、侧墙可打造多种景观需求等优点。符夹铁路青龙山特大桥地处中软土地基,小角度斜向上跨青符铁路联络线和两个下穿涵洞,对桥下通行净空和基础位置设置有较高要求。为了合理设计大桥,根据桥梁基本情况进行桥型方案比选,并对基础间断布置的空间刚架方案进行设计计算论证。结果表明,所选结构形式合理且为传统刚架结构提供新的扩展形式。

桥梁结构计算机模拟试验研究

采用最小二乘法识别结构参数,获得与实际结构更加接近、更为真实参数,采用空间有限元分析软件,利用实际参数,计算桥梁在试验荷载作用下的内力、变形及应力分布的全貌,并将研究成果应用于清江水布垭大桥的试验,获得了较好效果。