钢筋混凝土拱桥加固施工次序方案及效果评价

为研究钢筋混凝土拱桥最优的加固施工次序,以一座在役4跨箱形拱桥的加固方案为背景,设计了3组针对性的加固方案,并对不同拆除加固施工次序下的主拱圈力学性能进行了分析;采用恒载应力变化率(αD)和荷载效应变化率(αN)评价了施工中拱圈的应力变化规律及加固后原拱圈的荷载效应。研究结果表明:拱上结构的拆建次序对加固后主拱圈的力学性能影响较小,但对加固过程中主拱圈的受力状态影响较大;拱顶对称拆除时αD<0,结构处于“卸载”状态,有利于拱桥施工中的受力;αN随着拱上结构恒载减小而增大,且增速减缓,故加固层材料利用率也随拱上结构恒载减小而增大,且增幅变缓;αN越大,则加固效果越好。

RC刚架拱桥的板桁组合加固及动力特性

钢筋混凝土(RC)刚架拱桥常见的加固方法大多属于局部加强而非整体改造,因此对于改善结构受力性能的作用极其有限,难以满足我国现阶段公路交通荷载日益增大的需求。针对以上问题,文中首先提出了一种新型加固方法——板桁组合加固法,该加固方法在主梁两侧架设钢桁架,通过植筋、焊接、铺设钢筋网和浇筑混凝土等措施使钢桁架与主梁牢固连接,形成板桁组合结构,从而使结构受力从主梁受力体系转变成板桁组合受力体系,实现对结构受力的优化;然后,利用该方法对某刚架拱桥进行加固改造,通过有限元仿真模拟与桥梁动载试验,对该新型加固方法的有效性和实用性进行验证。结果表明:加固后结构自振频率有效提高;竖向刚度和承载力显著增大;结构一阶面内竖弯频率理论值较加固前提高80.5%,公路-I级荷载作用下加固后结构下挠值较加固前减小56.8%,混凝土构件应力水平较加固前减小10.9%~69.8%;该加固方法对结构的动力特性具有改善作用,加固后结构的竖向振动效应小于加固前且实测冲击系数远小于现行规范值,结构动力性能良好。

恒载效应对拱形梁自振频率的影响分析

应用Hamilton原理,推导了考虑恒载效应影响时拱形梁动力控制方程。根据所得方程,利用Galerkin方法讨论了恒载大小及结构自身刚度(矢高,跨度,惯性矩,惯性半径等)等不同因素在考虑恒载效应时对拱形梁动力特性的影响。结果表明,所给出的方程对于曲直梁具有通用性,初始恒载的存在使拱形梁自振频率增大,这种影响与恒载的大小及结构自身的刚度有关,且在柔性结构及低阶频率中表现更为显著。

恒载效应对拱结构自振频率的影响分析

提出用样条有限点法分析拱的自振频率,采用3次B样条函数的线性组合作为位移振型函数,以曲杆变形理论为基础,根据Hamilton原理建立了考虑恒载效应影响时拱的振动频率方程.计算分析了恒载效应对拱结构自振频率的影响.结果表明恒载效应会使拱结构自振频率减小;影响大小与结构自身刚度有关;拱结构截面刚度一定时,拱矢跨比、径厚比越大,恒载效应对自振频率的影响越大.

小边跨梁拱组合体系桥梁静动力荷载试验与结构评定分析

为验证小边跨梁拱组合体系桥梁在正常运营状态下结构受力性能是否与设计目标吻合,基于现场荷载试验研究了该桥在中载及偏载作用下桥梁各构件内力、变形及应变,同时基于脉冲试验、行车试验、刹车试验研究该桥的自振频率、冲击系数,并最终同有限元计算结果进行对比。试验结果表明:该小边跨梁拱组合体系桥梁静载试验荷载效率系数在0. 86～1. 04,介于0. 85～1. 05之间,满足JTG/T J21-01—2015《公路桥梁荷载试验规程》规定;不同部位控制截面实测挠度均小于计算值;实测振型与有限元结果具有很好的相关性,且实测频率值均大于计算值,同时实测冲击系数平均值小于计算值,表明桥梁结构整体性能及技术情况良好。该小边跨梁拱组合体系桥梁在正常使用状态下主桥承载能力均满足城市-A级荷载等级要求。

钢-混凝土组合扁梁楼盖承载性能有限元分析

钢-混凝土组合扁梁楼盖的采用可以降低结构层高,改善钢结构的防火性能,形成无柱大空间与"无梁楼盖"的建筑效果;组合扁梁楼盖具有良好的力学性能,在多高层结构中,既能做框架梁受力,又能承载楼面的作用荷载;同时深肋压型钢板的采用可以降低楼板自重同时可作为永久模板使用,大大提高施工速度,带来很好的经济效益,在多高层钢结构建筑中有广阔的应用前景。论文采用有限元软件ANSYS建立钢-混凝土组合扁梁整体楼盖三维实体模型。对组合扁梁楼盖在竖向荷载作用下的承载性能、变形特点以及楼板自振频率进行了分析,同时对组合扁梁的有效宽度及肋部混凝土的影响进行了计算分析。分析结果表明:钢-混凝土组合扁梁楼盖具有良好的承载性能并能较好地满足正常使用的要求;肋部混凝土及配筋对楼盖的承载力有较大的影响;楼盖主梁的有效宽度分析应建立在整体模型和试验的基础之上。

初始纵横向荷载效应对薄板自振频率的影响分析

首先基于能量变分原理,给出了同时考虑初始纵向、横向荷载效应情况下板的应变能表达、动力平衡微分方程及单元刚度矩阵。再以动力平衡微分方程为基础,运用伽辽金法解得四种典型板同时考虑初始纵向、横向荷载效应的基频近似解,并运用瑞利法解得简支矩形板考虑初始纵向、横向荷载效应的前三阶频率近似解。然后相互验证了考虑初始纵向、横向荷载效应的板单元刚度矩阵和频率近似解的正确性,并进一步分析了初始纵向、横向荷载及相关因素对板自振频率的影响。结果表明,考虑初始纵向、横向荷载效应后,板的自振频率主要受初始纵向荷载、初始横向荷载、板的厚度及边界条件等因素的影响;初始纵向、横向荷载效应对板的基频影响明显于高阶频率;初始纵向、横向荷载对板的自振频率影响分别呈线性和抛物线规律。

大型圆弧形拱管稳定和振动分析

圆弧形拱管是常用的跨越构筑物,本文分析了在垂直向下载荷作用下圆弧形拱管的临界载荷计算问题;计算了全跨、半跨载荷作用下的临界载荷;而且计算了侧向临界载荷,并且计算了圆弧形拱管固有频率;为圆弧形拱管的设计和计算提供了依据。

列车动荷载作用下桩网结构路基土拱效应分析

目前对桩网结构路基的研究多是基于静力作用进行的。本文采用ABAQUS有限元分析软件,计算分析了列车动荷载作用对桩网结构路基土拱效应的影响。结果表明:动荷载对土拱效应的影响与路基高度、土工格栅和桩间土性质密切相关;当路基内部形成完整土拱时,动荷载对土拱效应基本无影响,但会引起低矮路基中的非完整土拱发生失稳、退化;土工格栅的存在可以减小动荷载对土拱效应的影响;桩间土较软时,动荷载对土拱效应的影响更为明显。

帽型复合材料梁的稳定性分析与固有频率计算

根据经典层合板理论,结合纯弯曲状态下内力与应变的关系,推导了帽型复合材料梁的等效弯曲刚度计算公式,并利用等效弯曲刚度进一步推出了该类型梁的轴向临界载荷与固有频率计算公式,最后用有限元法进行验证,为帽型及其他截面类型的复合材料梁在工程中的应用提供参考。

菜园坝公轨两用长江大桥静载试验研究

随着现代科学技术的进步,桥梁结构的设计方法和设计理论都有了根本性的变化,然而影响桥梁工程质量的许多不确定因素仍然存在,为检验建成后的桥梁工程质量,以重庆菜园坝长江大桥为实例,用载重汽车与轻轨车辆同时试验模拟设计荷载,合理的合并试验工况,对实桥进行静载试验,了解桥梁结构在试验荷载作用下的实际工作状态,进而评估桥梁结构的施工质量和使用状况,为竣工验收和深入探索提供科学依据。

移动荷载作用下钢管拱桥动力特性分析

通过大型通用有限元软件ANSYS,对某一钢管混凝土拱桥进行数值模拟,通过改变其结构的部分参数,分析计算移动荷载作用对钢管拱桥动力特性的影响。研究结果表明:移动荷载作用时对桥梁结构动力性能的影响存在一个临界速度问题,当移动速度达到临界车速时,桥梁结构的振动幅度达到最大。提出为控制桥梁结构在移动荷载作用下的振动幅度,必须对车辆的行驶速度进行合理限制,该分析结果可为此类桥移动荷载作用下动力性能研究提供参考。

成昆线钢拱桥运营性能试验测试与分析

成昆线桐模甸2号桥为钢拱桥,至今已使用超过40年。为掌握该桥的运营性能,开展了常规检定评估试验,包括测量上拱度、编组列车的动静载试验以及脉动试验。试验结果表明:桥梁的上拱度与设计的上拱度相比出现了下降,但整体线形基本圆顺;钢拱桥具有较高的强度储备,换算到中-活载时的跨中竖向挠跨比为1/1 481,竖向刚度满足规范要求;桥梁的动力系数、横向振幅、横向加速度均满足规范的要求;桥梁的横向一阶自振频率与桥梁建成时的频率基本接近。桥梁的结构状态满足运营要求。由于铁运函〔2014〕120号《铁路桥梁检定规范》没有涉及钢拱桥这种梁型,建议开展相关评价标准的研究。

绵江大桥动载试验研究

介绍了绵江系杆拱桥动力性能测试方法,首先通过跑车试验对绵江大桥进行了频谱曲线和动位移测试,通过人工激振的方法测试了大桥的自振频率和受迫振动参数。通过动载试验及其数据的分析,对该系杆拱桥的动力工作性能给予客观的评估,这不仅对该桥且对同类型桥梁的结构评定也起到一定的借鉴作用。

温度对系杆拱桥拱肋和系杆自振频率的影响

依据现场试验结果拟合了系杆拱桥中拱肋及系杆温度梯度模式,研究了温度变化所引起结构自振频率的变化规律及程度,并用LM-BP神经网络算法对自振频率进行了预测及验证。结果表明,温度变化对自振频率的影响随振动阶数的增加逐渐变小,且两者呈负相关关系,两者的变化量近似呈线性关系;在[-30℃,30℃]范围内的整体温度对结构频率影响最大变化率达13.56%,而拱梁温差及竖向温度梯度的影响则小得多,所以设计中应考虑整体温度的影响;该文采用的LM-BP神经网络算法对结构自振频率预测,具有一定准确度。

测试系统的负载效应及其改善措施

本文通过对一阶测试系统和二阶测试系统负载效应的分析，提出了测试系统负载效应的改善措施，从而为测试系统的选择提供理论依据。

恒载效应对拱形梁的影响分析

应用虚功原理,推导了考虑恒载效应影响时拱形梁在活载作用下的非线性微分方程。根据所得方程,利用Galerkin方法讨论了恒载大小及结构自身刚度(矢高、跨度、惯性矩、惯性半径等)等不同因素在考虑恒载效应时对拱形梁静力特性的影响。通过与直梁解析解结果及作者在其它文献中提出的有限元方法对拱形梁分析结果的比较,验证了该文非线性微分方程及其求解公式。结果表明:该文给出的非线性微分方程对于拱形梁和直线梁具有通用性,初始恒载的存在减小了拱形梁在活载作用下的静力反应,这种影响与恒载的大小及结构自身的刚度有关。对轻型结构的设计提出了一些建议。