Internal Force Distribution in Steel-Concrete Composite Structure for Pylon of Cable-Stayed Bridge

Adopting a steel-anchor beam and steel corbel composite structure in the anchor zone on pylon is one of the key techniques for the design of Jintang bridge, a cable-stayed bridge in Zhoushan, China. In order to ensure the safety of the steel-concrete composite structure, a stud connector model for the joint section was put forward. Experiments were conducted to obtain the relation between load and slip of specimen, the failure pattern of stud connector, the yield bearing capacity and ultimate bearing capacity of a single stud, etc. The whole process of the structural behavior of the specimen was comprehensively analyzed. The features of the internal force distribution in the steel-concrete composite structure and the strain distribution of stud connector under different loads were emphatically studied. The test results show that the stud connector is applicable for the steel-concrete composite structure for pylon of Jintang bridge. The stud has a good ductility performance and a obvious yield process before its destruction. The stud connector basically works in a state of elasticity under a load less than the yield load.

刚性悬索加劲钢桁梁桥施工阶段全桥模型试验研究

东江大桥是国内首座双层桥面三桁刚性悬索加劲钢桁梁桥,其造型新颖独特、受力复杂,并且施工过程中存在着体系转换与内力调整。为研究这种新型结构的体系转换过程和结构整体受力性能,利用全桥模型试验模拟了实桥施工全过程。介绍了模型试验的目的、设计原则、相似关系、测点布置以及试验工况等。通过各工况下试验数据与理论数据比较,可以看出两者比较吻合,从而从试验和理论两方面证明了该桥的桥型设计及施工方法是合理的。同时发现,通过体系转换能使后安装的加劲弦较好地参与整体结构受力,以及纵向内力调整效果良好。而节点横向连接刚度较小使得横向内力调整效果与理论相差较大,因此在实桥有限元模型计算时应考虑半刚性节点的影响,同时在施工时应加强此工况的监控。

平面钢屋架节点刚性次应力影响分析

应用有限元分析软件,对两种跨度下典型平面钢屋架节点刚性所产生的次应力进行了分析计算.对典型平面钢屋架采用了平面铰接模型、平面刚接模型Ⅰ以及平面刚接模型Ⅱ.分析了在普通荷载作用下钢屋架次应力的大小、分布规律以及影响次内力大小的主要因素,并初步探讨了次应力对钢屋架计算方法的影响.结果表明,钢屋架杆件的次内力随着杆件线刚度的增大而增大,随着屋架跨度的增大,次应力的影响也愈大,且次应力的影响不可忽略.该结论可为考虑次应力的钢屋架的设计提供参考.

钢桁梁制造和拼装误差对桁架内力的影响分析

钢桁架作为主梁,杆件众多,无论是制造还是拼装都不可避免地会产生误差,由于钢桁梁的施工流程多且复杂,很难去消除这些误差,导致误差常常不得不被强制消除。但是采用强制拼装手段会引起结构在恒载下的次内力。通过对杆件误差产生来源和对于误差引起杆件次内力的分析计算方法做了分析。同时通过对矮寨悬索桥钢桁梁杆件的应力监控,得出实际内力和理论计算内力的差别。由此来分析推断结构由于误差产生的次内力。为以后钢桁梁杆件的设计和控制提供参考。

杆端缩尺钢桁架桥梁结构静力计算与优化分析

以某下承式铁路钢桁架简支梁桥的单榀Warren桁架为研究对象,对杆端缩尺钢桁架桥梁结构及其端部缩尺压杆进行有限元分析和用钢量优化,重点研究杆端缩尺参数对杆件内力、截面应力、结构刚度、结构弹性稳定、压杆极限承载力、最小用钢量等的影响。结果表明:杆件截面高度缩尺是最理想的杆端缩尺方案;随着缩尺幅度的增大,桁架结构的杆件轴力变化很小,但杆端次弯矩和剪力显著减小,且结构竖向刚度和弹性稳定性有所降低。通过适当提高缩尺段的钢材强度等级,端部缩尺压杆的极限承载力将不低于未缩尺压杆,并可在满足结构强度、刚度及稳定性要求的前提下,进一步通过杆件截面优化,得到比未缩尺设计更小的结构用钢量。

具有随机拉索刚度的预应力钢桁架随机内力摄动分析

本文在建立拉索式预应力钢桁架基本计算理论的基础上，考虑到拉索刚度的随机性，推导了拉索式平面预应力钢桁架随机内力摄动分析的一般公式及敏度分析式，并给出了算例。为进一步进行预应力钢桁架可靠性分析奠定了基础。

焊接平行弦钢桁架的次应力分析

用有限元法计算了焊接平行弦钢桁架因结点刚性而产生的次应力 ,分析了普通荷载和重载下桁架次应力的大小及其分布规律 。

钢管混凝土拱桥收缩次内力计算

针对管内混凝土收缩会在钢管混凝土超静定拱中产生次内力，根据钢管混凝土拱的结构特性，提出了2种钢管混凝土拱收缩次内力计算方法——解析法和有限元法，并采用这2种计算方法对9个钢管混凝土拱桥实例进行分析。结果表明：2种方法均可用于计算钢管混凝土拱桥的收缩次内力，但采用等效降温15℃～20℃的解析法计算得到的收缩次内力较采用有限元法直接计算的收缩次内力大了50％以上；若采用等效降温的解析法计算，等效降温值还有待于进一步研究。

方钢管桁架次应力分析

从某体育馆转换桁架提取一部分,分别分析其次应力分布大小及规律,初步探讨次应力产生的原因以及杆件类型与次正应力比的关系,为以后施工、设计提供参考。

随机边界弹性约束预应力钢桁架随机内力摄动分析

为了更合理地模拟实际边界条件,本文在钢桁架各支承处引入一组弹性约束。并考虑到边界弹性约束刚度的随机性,在建立拉索式预应力钢桁架基本计算理论的基础上,推导了拉索式预应力钢桁架随机内力摄动分析的一般公式,并给出了算例。

大跨度、大吨位预应力桁架拉索预应力张拉模拟过程分析研究

为解决大跨预应力钢桁架拉索预紧力施加的精确控制问题,采用有限元数值计算的方法研究拉索张拉的模拟施工过程。该方法结合具体的工程案例并通过精细化的有限元建模,计算预应力拉索张拉过程中不同阶段的拉索内力分布及相互关系,最终建立具有代表性的18榀大跨预应力钢桁架结构两次循环加载的仿真施工过程,并确定了预应力拉索的最大内力值及对应的位置并与工程实际结果相比较,其误差率不超过1%,这与拉索自身结构与所处的区域相关。大跨预应力钢桁架结构拉索张拉过程仿真与工程实际结果比较表明,该施工过程仿真精度高,可以作为工程具体实施的科学指导依据。

随机拉索刚度预应力空间钢桁架随机内力摄动分析

基于已建立的拉索式平面预应力钢桁架基本理论 ,考虑到拉索刚度的随机性 ,得到了拉索式空间预应力钢桁架随机内力摄动分析的一般公式及敏度分析式 ,给出了空间预应力钢桁架随机内力统计特性计算表达式。为进一步进行空间预应力钢桁架可靠性分析奠定了一定的理论基础。最后针对工程中常见的三角形立体钢桁架 。

单索面斜拉桥内力分布特征及荷载传递机理研究

为研究单索面斜拉桥的受力特性,以东水门长江大桥(采用正交异性钢桥面板的单索面斜拉桥)为背景,采用ANSYS软件建立全桥三维有限元模型,计算上、下层桥面沿纵向和横向的轴力、剪力及弯矩分布规律,分析上、下层桥面及腹杆的最大、最小主应力。结果表明:上层桥面沿纵向轴力和剪力在斜拉索及桥塔处取得极值,沿横向轴力变化不大,剪力和弯矩在中纵梁处取得最大值;下层桥面沿纵向轴力在跨中及桥塔处取得极值,沿横向轴力变化不大,剪力和弯矩分别在桥面中部和侧边取得最大值;受斜拉索索力影响,上层桥面锚箱附近易发生应力集中,应力向两侧均匀传递,下层桥面荷载主要通过腹杆内、外侧进行传递,腹杆应力峰值在其两端与节点板连接处。

对系杆拱桥刚性吊杆更换的思考

因无法利用振动法测试刚性吊杆索力,给吊杆更换设计带来一定不确定性。本次通过仿真计算和现场千斤顶张拉综合判定吊杆成桥索力。根据目标索力,按照分批张拉和等效转移原则,利用临时吊杆系统逐根、交叉更换全桥吊杆,取得良好效果。本桥采用钢绞线整束挤压拉索体系吊杆可以极大提高吊杆耐久性,由于挤压钢绞线索体锚头面积较小,不需要调整原先钢丝镦头锚锚端尺寸,给施工带来方便。

公轨两用钢主梁斜拉桥的施工仿真计算

以公轨两用钢主梁斜拉桥——上海市闵浦二桥为工程实例,给出了采用悬臂拼装施工方法的公轨合建钢主梁斜拉桥的施工仿真计算方法。按照实际施工过程,采用Midas/Civil程序,建立了闵浦二桥主桥的空间计算模型得到主塔偏移变形、主梁内力以及主梁各节段的制造预拱度与施工预拱度。经仿真所得计算结果,为此类型桥的施工控制提供参考。

深部巷道钢管混凝土支架与锚杆-索耦合支护技术的理论分析与数值模拟研究

在深部巷道中使用的钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护技术经常失效,导致巷道失稳。其中,增加锚杆-索的长度是一种现场常用的返修方式,但比较浪费支护材料。本文提出通过改变锚杆-索的预紧力来改善钢管混凝土支架的受力状态。首先,总结了钢管混凝土支架常见的破坏模式,并利用弹性中心法获得了钢管混凝土支架与锚索耦合支护情况下的钢管混凝土支架的内力;结果表明,施加锚索可以减小钢管混凝土支架的内力,保证其高承载力。然后,建立了钢管混凝土支架与锚杆-索在不同侧压力系数和不同耦合支护条件下的数值计算模型;进一步研究了不同侧压、不同支护方案以及在不同角度范围内增加锚杆-索预紧力下巷道围岩与支护体的应力和位移演化规律。结果表明,当锚杆和锚索预紧力分别为60和100 kN时,钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护效果可以达到最佳,且最佳锚杆-索预紧力增加角度范围为15°~45°。最终将钢管混凝土支架与锚杆-索的耦合支护技术进行了现场应用,有效控制了深部巷道大变形,对深部巷道的支护方案设计具有一定的指导意义。

拱形钢桥塔斜拉桥结构健康监测与评估研究

之江大桥主桥为(116+246+116)m拱形钢桥塔斜拉桥,采用半飘浮结构体系,主梁采用流线型扁平钢箱梁,全桥共88根斜拉索,空间双索面布置。为满足该桥管养与结构受力状态评估的需求,建立大桥结构健康监测系统,基于监测数据分析环境、荷载,以及运营状态下桥梁的空间位移、线形、应力应变和结构动力特性等参数,并对结构状态进行评估。结果表明,桥址每小时平均风速最大值集中在1月～3月,最大风速为9.7m/s,没有超过8级的蓝色预警;通过大桥的车辆类型主要是小客车或小货车、大客车或中货车,载重量在7t以下;在运营荷载作用下大桥空间变形较小,结构受力在合理范围内且弹性工作性能良好。

超静定钢桁架桥预拱度设计的温度假载优化法

为使超静定钢桁架桥在成桥后达到目标线形,需要确定桁架杆件在制造阶段的无应力长度。对于超静定钢桁架桥,若采用常规温度法确定杆件的无应力长度时,可能会使拼装后的结构产生较大的杆件次内力。为此,提出了温度假载杆件的选取原则,在此基础上建立了基于拼装次内力最小化的温度假载优化法,通过假载杆件的温度荷载和桥面节点位移及冗余支座反力的关系,求解一组既满足预拱度,冗余支座次内力又较小的杆件假载温度组合。以南通市深南路大桥三跨连续钢桁梁为例验证该方法的适用性,计算发现该方法可在满足设计预拱度逼近目标预拱度的基础上,控制杆件拼装次内力满足了安装要求。该方法可为超静定钢桁架桥的预拱度设计提供参考。

预应力混凝土连续箱梁钢束效应分析及调束

结合具体工程实例,利用有限元分析软件,对(42+70+42)m预应力混凝土连续箱梁进行建模计算,通过分析腹板束、顶板束及底板束的主效应、次效应的分布特点,优化钢束配置,为该类桥梁配束提供参考。

3×30m预应力连续箱梁配束分析

以支架现浇的3×30 m连续预应力箱梁为背景,分析了箱梁在各种作用下及综合作用下(不配置预应力)的应力状态,得到配束目标,对腹板束、顶板束及底板束效应分别进行比较分析,得到各类钢束主、次应力的规律及综合效应下完成目标的情况,以供该类桥配束参考。