双工字钢板组合梁桥的时变体系冗余性评估

为评估双工字钢板组合梁桥应对非对称极端作用的时变体系冗余性,采用数值增量算法,开展了双工字钢板组合梁桥非对称荷载下的弹塑性全过程分析.提出了基于弹塑性累积应变能的构件承载贡献率指标,研究了双工字钢板组合梁桥时变体系冗余性的影响因素及变化规律,揭示了双工字钢板组合梁桥冗余性不足的内在原因.结果表明:横向刚度和主梁延性是影响钢板组合梁桥体系冗余性的主要因素,横向传力刚度越大,主梁延性越高,则结构体系冗余性越强;与典型多主梁体系相比,双工字钢板组合梁桥的横向传力刚度降低约24%,导致结构冗余度降低约55%;材料劣化引起的主梁延性退化会导致冗余度在寿命周期最大下降约25%.

立交匝道小半径钢混组合连续梁桥受力特性分析

以立交小半径匝道桥为工程实例,建立有限元模型,对钢箱梁和混凝土桥面板受力分析。针对墩顶负弯矩区域提出双重组合、先铰接后固结和优化施工顺序3项改善措施。结果表明,各个施工阶段钢箱梁应力和混凝土桥面板横向受力均满足规范要求。采用双重组合和先铰接后固结技术可以降低钢箱梁底板压应力约27.7%和9.8%,优化施工顺序措施能使混凝土桥面板在短期荷载组合下保持受压状态。

锚下张拉力不足对预制箱梁承载力的影响研究

采用后张法施工的预制箱梁结构现场安装完成后,梁体的锚下张拉力如达不到设计值,将严重影响运营期间的桥梁结构梁体受力表现。以西石河大桥部分预应力混凝土边梁为例,按照结构内力等效的原则确定试验等效荷载,采用相同跨径的简支梁将试验荷载分三级施加于梁体跨中部位,记录梁体相应测点的应变值,实测跨中1/4截面、1/2截面、3/4截面处的挠度值。同时利用Midas/civil结构分析软件,考虑实际边界条件,模拟计算连续梁预制箱梁结构跨中1/4截面、1/2截面、3/4截面处的挠度值,将现场实测挠度与理论计算挠度进行对比求解结构位移校验系数,并与文献记载中的同类型桥跨结构的结构位移校验系数比较,分析评价锚下张拉力不足对桥梁实际承载能力的影响,对同类型的工程问题解决具有一定的参考价值。

钢-混组合结构连续梁内力调整技术

为改善钢-混组合结构连续梁中支点负弯矩区受力,以山西省综改区潇河产业园太原起步区某桥梁工程为例,通过采用支座位移法来施加预应力,研究了不同支点位移量对钢-混组合结构连续梁桥受力变化的影响规律。针对U01联,通过采用支座位移法解决了边墩支点反力储备不足问题,相比于常规的支点压重等手段节省工程造价,可为今后类似项目提供参考。

钢箱梁桥腹板螺栓群偏心剪切力学仿真分析

研究目的:长期以来,钢箱梁连接处螺栓群是钢桥连接处结构受力变形的研究热点,螺栓群的破坏模式与力学分析是研究难点。本文依托国道G102线秦皇岛市区段钢箱梁桥,对腹板连接处的高强度螺栓群进行在偏心剪切力作用下的受力分析,以提高钢桥螺栓群节点的安全性。研究结论:(1)在偏心剪力作用下改变偏心距时,腹板处连接的螺栓群中每排螺栓所受应力的分布具有相似性,但对于螺栓群变形有较大影响,偏心距越大,受影响的螺栓变形量越大,且每增加1 mm偏心距,受影响的螺栓变形增加7.32%;(2)在无支撑条件下的梁段连接处的高强度螺栓群最不利受力位置为偏心剪力同侧;(3)在确保结构安全的条件下,可以适当减少连接板中部的螺栓排数;(4)通过研究得出了钢箱梁腹板螺栓群在各工况下的受偏心剪切力状态,研究成果可为钢箱梁桥腹板螺栓群设计、施工与监测提供理论支撑与应用价值。

下承式钢箱拱肋系杆拱桥上部结构施工技术研究

基于京秦高速遵秦段某下承式钢箱梁系杆拱桥工程,对其上部结构施工技术特点进行详细分析,针对支架体系施工、主桥施工、钢结构加工、主拱肋、格构梁吊装、拱肋合龙段施工、交通导行方案设计、吊杆吊装等进行了详细的研究。利用有限元软件,对桥梁施工阶段进行了数值模拟,研究分析施工过程钢拱肋、钢箱梁和吊杆的内力、应力,结果均满足相应规范要求;并对设计提供吊杆张拉顺序进行优化。其施工方法可为同类桥梁施工提供参考。

简支曲线与直线钢箱梁桥受力性能对比研究

某城市快速路立交匝道桥共有4条匝道,其中匝A分别在跨越现状河道、现状道路处均设置1-60m简支钢箱梁桥,分别为第二联钢箱梁桥、第五联简支钢箱梁桥,桥面宽度均为10.5m,第二联钢箱梁桥平面位于圆曲线上,曲线半径为200 m、钢箱梁顶板采用板肋,第五联钢箱梁桥位于直线上,钢箱梁顶板采用U肋;对这两座钢箱梁桥的结构应力、支座反力等多方面进行计算对比分析,验证两座钢箱梁桥钢结构设计的合理性、安全性,并得出钢箱梁曲线与直线桥的差异性。

基于LSTM神经网络的桥梁损伤预警方法

为准确把握桥梁服役期内的健康状况,提高损伤评估效率,基于泗安塘大桥主桥某年多个测点的车致应变数据,建立了一种桥梁损伤预警方法。首先使用长短时记忆(LSTM)神经网络建立了车辆荷载作用下桥梁不同测点的多输入相关性模型,之后建立桥梁有限元模型模拟有损工况的桥梁状态,并提出损伤评估指标,最后根据损伤评估指标进行桥梁损伤预警。结果表明:采用LSTM神经网络建立的多输入相关性模型能够实现桥梁任意测点间车致响应的高精度预测;基于有限元模拟的车致应变提出的4个损伤评估指标能对假定的桥梁损伤进行明显识别;对泗安塘大桥主桥进行状态评估,4个损伤评估指标均稳定分布在一定的范围内,表明该桥近期没有增加新的损伤;建立了基于多测点的结构损伤评估指标体系,设定同时刻75%及以上的损伤评估指标超限时发出预警。

钢箱梁顶推施工中导梁结构受力分析

依托某带导梁钢箱梁顶推施工工程,通过Midas Civil软件建立钢箱梁全桥细化模型,研究了在顶推施工过程中导梁结构在不同计算工况下的受力变化。考虑不同工况下对应的边界条件和施工荷载施加等因素,分析计算了施工全工况下导梁结构应力应变。研究结果表明:在不同施工阶段下,结构受力均满足规范要求,导梁在斜交钢箱梁顶推施工过程中存在扭转变形的现象,对其结构受力不利应重点关注。

三江县宜阳大桥主桥钢箱梁U肋内焊施工技术分析

文中以柳州三江县宜阳大桥为研究对象,分析了桥梁正交异性板结构U肋内部空间存在的焊接缺陷问题,利用龙门焊接平台驱动连杆,让驱动内焊机器人能自由进入U肋内部,对两侧内焊角进行焊接工作,将原本的单面角焊缝优化成双面角焊缝形式,从而增加焊接面积,解决应力过于集中问题,加强力学性能和抗疲劳能力,将焊接变形工作控制在合理范围内,保证桥梁质量能够达到预期标准。

宽高比4.3流线型箱梁的涡激振动机制

通过节段模型风洞试验分析宽高比4.3流线型箱梁断面的涡激振动性能,基于数值模拟分析静止及振动断面周围的绕流结构,探讨流线型箱梁涡激振动机制。结果表明:+5°攻角时,宽高比4.3断面涡激振动竖向无量纲最大振幅为0.0135,是+3°攻角的2.2倍。涡激振动机制为:气流在桥面板处分离后,产生一定尺寸的上部漩涡,随着漩涡沿桥面板运动,其尺寸不断增大,并在桥面板背风侧发生分离脱落,振动断面周围的上部漩涡更加完整,且存在5个尺寸相对较大的漩涡,而下部漩涡在背风侧风嘴下斜腹板处的尺寸与数量有一定程度的增加;振动幅值增大后,主梁尾流宽度增大,脉动强度有一定程度增强。研究结果可供流线型箱梁抗风设计参考。

上跨高速公路钢箱梁顶推施工支架设计与检算

结合宿淮高速主线桥跨京沪高速钢箱梁顶推施工实例,根据现场条件,对钢箱梁顶推施工支架进行设计,并制定相应的顶推施工流程,通过有限元计算软件对顶推施工进行仿真计算分析,得到钢箱梁顶推施工过程最不利顶升支反力。建立顶推支架有限元计算模型,将最不顶升支反力作用在顶推支架上,分析顶推支架的力学行为,经计算:顶推支架在钢箱梁顶推施工中具有足够的强度、刚度,能够满足实际工程的应用。

宽幅钢箱梁若干设计要点研究

随着经济建设的发展,桥梁宽度日益增加,宽幅钢箱梁被广泛的应用于各类工程实践,为探究此类结构的受力模式,以2×40 m跨径的宽幅钢箱梁为研究对象,建立三维数值分析模型。以典型工况为荷载条件,验证单梁法、梁格法及板壳单元法的设计精度,在此基础上,分析、归纳及总结了宽幅钢箱梁的受力特性,结合有限元分析成果及中外规范着重论述了宽幅钢箱梁横梁的受力模式及简化计算方法,提出了宽幅钢箱梁的设计建议,以期为类似结构的设计提供参考。

吊杆索力偏差对钢箱拱梁组合桥拱肋受力性能的影响

为研究吊杆索力偏差对钢箱拱梁组合桥拱肋受力性能的影响,以某钢箱拱梁组合桥为研究对象,对比分析频率法和磁通量法对吊杆索力测量的适用性。采用有限元分析方法,研究不同吊杆索力偏差对钢箱拱梁组合桥拱肋内力和变形的影响。结果表明短吊杆索力的测量宜采用磁通量法。吊杆索力偏差基本不会影响钢箱拱梁组合桥拱肋所受轴力,但对拱肋所受弯矩影响较大。当吊杆索力偏差在-30%~30%区间变化时,与其他位置吊杆相比,L/4跨位置吊杆索力发生偏差对拱肋受力性能影响较大。与短吊杆索力偏差相比,长吊杆索力偏差对拱肋拱顶变形的影响较为明显。与单根吊杆索力偏差相比,双根吊杆索力偏差对拱肋弯矩和变形影响较大。

塔梁弹性支座刚度对三跨连续悬索桥结构体系影响的研究

为研究塔梁竖向弹性支座刚度对三跨连续弹性支承钢箱梁悬索桥结构静动力特性的影响,以主跨926 m的浙江秀山大桥为依托,采用有限元通用软件midas Civil 2013建立4种方案模型,并对比4种方案结构静动力特性,提出合理的塔梁竖向弹性支座刚度控制因素。结果表明,随着塔梁弹性支座刚度增大,梁端和塔梁支座处钢箱梁转角、钢箱梁塔梁支座处和跨中位移也随之减小,但塔梁支座处钢箱梁的弯矩和应力会随之增大;成桥恒载状态下塔梁弹性支座反力也逐渐增大,其相邻的长吊索索力减小60%,但只有合适的塔梁弹性支座刚度,才可显著减小相邻长吊索的应力幅;钢箱梁底板应力和长吊索应力幅是塔梁弹性支座刚度取值的控制因素;结构基频有轻微减小,结构横向刚度有所降低。

简支钢箱梁自由振动影响因素分析

钢箱梁在跨越结构中得到了较为广泛的应用,为了解其承载性能及服役状况,振动性能亟待得到更多研究。文中首先对钢箱梁桥上部结构的无阻尼振动进行了理论分析,然后基于某简支钢箱梁项目,通过有限元模型与文献钢箱梁的振型和频率变化趋势进行了验证性对比分析;基于结构频率的敏感性参数如桥面铺装厚度、配重大小、配重位置和预应力数量进行了系统分析,结果显示桥面铺装、跨中配重对结构自振频率影响较大,铺装厚度、墩顶配重和预应力数量的影响较小。文中系统研究了钢箱梁振动频率的影响因素,研究结果为钢结构桥梁的推广提供一定参考。

预应力混凝土箱梁桥的温度效应分析

介绍国内外几种典型规范的温度梯度计算模式,并根据箱梁常用截面尺寸范围,推导出相应的温度梯度解析表达式。以广州某预应力混凝土箱梁桥为工程实例,根据现场试验测试数据的分析,对3种折线模式的温度梯度提出相应的曲线型改进模式。根据国内外几种典型规范的温度梯度计算规定和本文提出的相应改进温度模式分别计算实例桥梁结构在各种温度梯度作用下引起的内力分布和变形。对比分析与计算结果表明:提出的温度模式可以简化计算程序,计算所得的截面最大拉应力略大于规范模式的相应结果,这有利于箱梁的裂缝控制;截面的最大拉应力出现在箱梁顶板的底面位置;桥墩边缘截面的温度应力大于跨中截面的温度应力;在现行设计规范的温度梯度作用下,箱梁截面的最大拉应力可能大于混凝土的抗拉强度,设计中应采取裂缝预防措施。

波形钢腹板箱梁畸变应力分析

在箱梁理论的基础上,根据波形钢腹板箱梁的力学特性,对波形钢腹板箱梁由畸变引起的翘曲正应力进行了研究.考虑到波形钢腹板具有褶皱效应,把波形钢腹板看作正交异性板,利用波形钢腹板箱梁中各板元平面力系的平衡关系,推导出波形钢腹板箱梁的畸变控制微分方程.采用弹性地基梁法解出波形钢腹板箱梁的畸变角和畸变双力矩,最终得到纵向畸变正应力.通过算例对比分析相同截面的波形钢腹板箱梁和混凝土箱梁的畸变翘曲正应力,计算结果表明,波形钢腹板箱梁相对普通混凝土箱梁的横向框架刚度较小,因此由畸变产生的翘曲正应力大于混凝土箱梁的畸变翘曲正应力.

铁路混合梁斜拉桥索梁钢锚箱受力分析与试验研究

宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥为主跨468m的混合梁斜拉桥,基于双线铁路活载重、桥面窄、列车运营安全性和旅客乘坐舒适度要求高,研究采用了一种新型双挑式索梁钢锚箱,集结构功能与风嘴功能于一体,相比传统单挑式锚箱具有抗弯抗扭刚度大、疲劳性能优良的特点。为系统分析新锚箱结构受力特性,通过建立有限元模型,分析索梁钢锚箱的受力特点与传力特性,并制作1∶1足尺局部钢锚箱模型,进行200万次疲劳验证试验及100万次疲劳破坏试验。研究结果表明,双挑式索梁钢锚箱应力与荷载呈线性关系,试验模型未发现裂缝,验证了结构设计的合理性和安全性,是一种适用于双线铁路大跨度斜拉桥的合理索梁钢锚箱形式。