窄幅钢箱连续组合梁受力性能有限元分析

为了解决钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂以及钢箱受压屈曲问题,提出采用窄幅钢箱连续组合梁对钢-混凝土组合梁进行优化,并在窄幅钢箱连续组合梁桥面翼板的负弯矩区采用超高性能混凝土材料部分替代强度等级为C40的混凝土,形成超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁,进一步优化窄幅钢箱连续组合梁受力性能;采用有限元分析软件ABAQUS建立超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁有限元模型,在验证模型适用性的基础上,分析窄幅钢箱连续组合梁的受弯过程,并对窄幅钢箱连续组合梁翼板、钢筋、钢箱云图进行对比。结果表明:窄幅钢箱连续组合梁中混凝土的充填跨度对窄幅钢箱连续组合梁刚度存在一定的影响,超高性能混凝土材料显著改善了翼板的抗裂性能,翼板受拉区损伤面积减小95%以上;当采用超高性能混凝土材料完全替代普通混凝土材料时,窄幅钢箱连续组合梁的刚度、开裂荷载、极限荷载等性能得到较大改善。

某不规则多层长途汽车站结构设计及分析

某不规则多层长途汽车站工程主要由长途客运站、公交首末站、换乘连廊及站台雨棚组成。长途客运站主体结构采用框架-剪力墙结构+张弦梁屋盖。换乘连廊采用单排柱柱顶铰接的排架结构。主要介绍了具有多排斜柱、扭转不规则、楼板大开洞、凹凸不规则等多项不规则的长途客运站的抗震性能设计、屋面张弦梁结构设计;分析了钢箱梁+钢筋混凝土Y形分叉柱的换乘连廊的结构特点;剖析了钢箱梁考虑剪力滞效应和受压局部稳定影响的有效截面宽度的计算及Y形分叉柱与横梁、Y形分叉柱柱墩支座选型的设计要点。分析结果表明,所采取的合理结构设计确保了结构安全。

大跨度悬挂式单轨钢箱组合梁总体设计及关键技术研究

悬挂式单轨是一种轻型、中速、低成本的新型轨道交通方式,结构轻盈、美观,但是当跨越河流、沟壑等障碍时,存在明显短板。从结构受力、运行安全角度出发,提出一种在斜拉桥的主梁上架设轨道墩柱和轨道梁的新型组合梁结构方案,突破常规悬挂式单轨跨越能力受限的壁垒。为研究斜拉桥主梁与轨道梁墩柱结合部位复杂的受力情况和传力路径,采用ANSYS软件分别建立钢箱梁区段和混凝土箱梁区段有限元模型。结果表明:钢箱梁区段,墩柱荷载主要传递给与之直接相连的横隔板以及中腹板,其中,横隔板受力比较均匀,中腹板受力主要集中在以墩柱为中心,半径约2 m的范围内,基本可以传递至钢梁底板。墩柱轴力的58%传递给与之直接相连的横隔板;墩柱横桥向弯矩的传递过程中,58.8%的剪力传递给与之直接相连的横隔板;墩柱顺桥向弯矩的传递过程中,53.4%的剪力传递给中腹板;混凝土箱梁区段,墩柱荷载主要传递给与之直接相连的混凝土腹板、横隔板。混凝土受力主要集中在以结合面为中心,半径约2 m的范围内,墩柱荷载在结合面以下约0.5 m的范围内基本完成传递,墩柱轴力的68.8%传递给与之直接相连的横隔板;墩柱横桥向弯矩的传递过程中,86.4%的剪力传递给与之直接相连的横隔板;墩柱顺桥向弯矩的传递过程中,44.6%的剪力传递给中腹板。

宽幅双边钢箱钢-混组合梁构造优化

为研究双边钢箱钢-混组合梁的优化设计,以某双塔双索面自锚式悬索桥的宽幅双边钢箱钢-混组合梁为研究对象,建立实体模型及杆系模型,分析横梁及次纵梁构造参数的改变对组合梁受力性能的影响,提出各构件合理优化方案。研究结果表明:增大次纵梁间距,对结构影响较小,可优化组合梁结构;减小横梁上翼缘板厚度有助于改善横梁下翼缘板及腹板受力,达到组合梁优化目的;上翼缘板板厚从25 mm减小至20 mm,同时下翼缘板板厚从20 mm增加至25 mm,横梁下翼缘板应力得到明显改善,即横梁下翼缘板板厚大于横梁上翼缘板板厚对组合梁结构更有利。

基于改进NSGA-Ⅱ和IGA-BP神经网络的索梁锚固区结构优化研究

为实现大跨度斜拉桥索梁锚固区钢锚箱的结构优化,依托某大跨度斜拉桥索梁锚固区结构实际工程,提出了一种基于NSGA-Ⅱ算法与IGA-BP神经网络模型的结构参数优化方法。首先基于BP神经网络确定了钢锚箱响应数据预测的拓扑结构,采用自适应交叉变异改进的遗传算法对钢锚箱结构响应神经网络预测模型的权值阈值调参,得到满足拟合精度要求的IGA-BP神经网络预测模型。然后建立考虑结构平均应力和主要板件上峰值应力的数学优化模型,采用改进交叉、变异算子的NSGA-Ⅱ算法设计了钢锚箱结构参数优化流程。最后联合改进NSGA-Ⅱ算法和IGA-BP模型实现了钢锚箱结构参数的优化求解。结果表明:自适应遗传算法对BP神经网络权值与阈值调参的效果良好,相较于标准BP神经网络,IGA-BP神经网络的拟合精度和训练效率均更高;改进NSGA-Ⅱ算法可以实现对钢锚箱结构参数的寻优求解,根据Pareto协调最优解的结果,钢锚箱支撑板与承压板厚度有一定增加,加劲板和锚垫板厚度略微降低;优化后的结构上平均应力降幅约为2.7%,其中承压板应力峰值由200.9 MPa降低至178.1 MPa,降幅约为11.3%,支撑板应力峰值由199.6 MPa下降至179.5 MPa,降幅约为10.07%。优化后结构高应力区域峰值应力明显降低,中等应力区域分布较优化前更大,一定程度上改善了结构应力集中现象,验证了该方法的可行性。

城市桥梁结构选型分析和研究

近年来,许多城市的道路交通相继出现了饱和现象,交通拥堵逐年加剧。为缓解交通现状,修建城市快速路成为当今社会的主流。在城市快速路的修建过程中,如何选择经济适用、耐久合理的结构形式至关重要。依托上海某工程,以某跨路口桥梁的结构选型为例,从受力性能、适用性、经济性、美观性等方面进行结构选型分析,总结对比了连续钢板组合梁、连续钢箱组合梁和连续钢箱梁等结构形式的特点和适用情况,为相近工程的结构选型提供参考。

钢结构斜塔斜拉桥创新设计与结构力学行为

斜塔斜拉桥因其造型优美、视觉效果优良等特点常应用于市政桥梁中。以成都天府国际空港新城北部北一线道路工程上的跨绛溪河钢结构斜塔斜拉桥为工程背景,该桥具有桥面较宽、单根背索、桥塔空间异形程度大等特点。基于此,为便于人车通行及结构布置,采用超宽渐变桥面,受超宽渐变桥面影响,所有主次横梁按均不等长设计;桥塔单侧设置1根背索,在塔顶和背索下锚处分散锚固。桥塔为空间异形结构,桥塔采用八边形断面形式,朝主跨的一个面设置凹槽造型,横向整体内倾12°,顺桥向为无规则弧形,为优化桥塔受力,在桥塔顶部节点设置4道桥塔系梁;鉴于该桥结构受力的复杂性,考虑几何非线性,基于有限元软件建立三维空间有限元模型,对最不利荷载下结构力学行为进行分析,分析表明:该桥强度、刚度和拉索疲劳等均满足要求;其中受力最不利点位于背索梁端锚固处,建议对此处进行加强优化设计。

西南山区耐候钢箱组合梁桥设计要点

耐候钢桥具有疲劳性能和力学性能优越、抗腐蚀性能强、工厂加工制造速度快、现场施工干扰小且后期管养维护成本低等优点,在国外已采取了大批量建设,但国内关于耐候钢桥的建设项目和研究成果均较少。为探究西南山区中小跨径耐候钢箱组合梁的设计与运用,现以国道212线李家沟大桥为工程背景,吸收国内外耐候钢桥建造的发展经验,针对西南山区的特殊建设环境,对免涂装耐候钢箱组合梁桥的总体设计、钢材选择、结构布设、构造细节设计及后期管养的问题进行研究,为同类条件下的耐候钢桥建设提供参考借鉴。

某高速公路钢-混组合梁桥设计分析与研究

钢混组合梁结构是充分利用钢梁与混凝土的组合性能的优势,提升了桥梁结构安全、经济、美观等综合性能。以具体的钢混组合梁结构设计项目为例,桥面板为混凝土桥面,桥面板底设置2根槽型钢箱梁,通过剪力钉连接桥面板与槽型钢箱梁,横向是通过内横撑和箱间横梁连接,主要是从结构总体设计、结构的验算和施工工艺方法三个方面对钢-混凝土组合梁结构进行设计分析研究,结果表明该组合梁结构合理、安全可靠;进一步利用大型桥梁专用软件Midas/Civil建立钢-混凝土组合梁结构的有限元空间梁格模型并进行分析,理论计算结果表明,钢混组合梁桥力学性能满足规范设计要求;钢箱梁在制造加工、运输、吊装等过程中整体稳定性和刚度均满足要求。

异步挂篮在大跨径波形钢腹板箱型组合梁中的施工应用

文章以武汉至松滋高速公路武汉段项目施工为例,该项目通顺河3号特大桥设计为(95+170+95)m波形钢腹板箱型组合梁。作为项目关键控制性工程,工期要求紧,项目创新采用新型异步挂篮,实现了波形钢腹板箱型组合梁N-1、N、N+1节段流水化作业,同时水平运输小车配合异步挂篮,有效解决了波形钢腹板水平运输及安装问题,在安全、质量、进度、成本等方面取得了良好的施工效果。

常泰长江大桥主航道桥结构体系及钢梁设计

常泰长江大桥主航道桥为主跨1176 m的公铁两用斜拉桥,上层为高速公路,下层为城际铁路与普通公路(采用非对称布置)。该桥首次采用温度自适应塔梁纵向约束体系,该体系采用塔梁分离、塔墩固结形式,塔梁之间设置支座和纵向阻尼器,有利于降低梁端位移和桥塔内力;辅助墩采用压重+锚索方案,以消除活载负反力。主梁采用N形桁式两主桁钢桁梁结构,桁宽35 m,有利于控制偏载对结构线形的影响,主桁及桥面系构件采用Q500qE、Q420qE、Q370qE钢;主桁上、下弦杆件采用箱形截面,腹杆采用箱形、H形或王字形截面;主桁节点处设置组合式横梁;上层桥面采用纵横梁体系正交异性桥面板,与主桁形成板桁组合结构;下层桥面采用整体钢箱桥面,与主桁形成箱桁组合结构;索梁锚固采用双腹拉板式钢锚箱结构。整体结构及桥面系局部分析结果表明,结构设计满足规范要求。

斜交薄壁连续钢箱梁桥设计与受力特性研究

以江苏省丹阳路齐梁路某(30+2×35)m跨线斜交钢箱梁为工程背景,通过比对斜交钢箱梁横隔板布置方式以及支座处隔板布置方式,提出斜交连续梁横向隔板的正交布置方式,得出中间墩支承处采用斜向双隔板布置更有利于结构受力与制造的结论。对箱梁的线型控制、截面总体布置、隔板、纵肋型式、纵肋布置方式和板厚等其他细节进行详细设计。分别建立单梁、空间梁格和板单元有限元模型对桥梁进行受力分析。对3种数值模拟方法计算得出的支座反力、挠度和应力等结果进行分析对比。研究结果表明:单梁法计算结果偏于不安全且无法进行横向计算,梁格法和板单元法均能够对模型进行横向计算,但梁格法计算偏安全,而板单元计算更加细致精确。同时,在同种工况下,斜交钢箱梁钝角区应力值大于锐角区应力值。采用板单元对轮压荷载进行局部分析,表明轮压荷载作用下应力、变形较小。验证了箱梁设计方案的安全合理。

钢箱-混凝土组合梁试验研究与承载能力计算

对钢箱-混凝土组合梁这一新的结构形式进行了试验研究,通过4个钢箱-混凝土组合梁和2个钢箱梁试件的试验,考察了试验梁破坏过程、弯矩-位移曲线、弯矩-应变曲线、截面应变分布等。试验结果表明,钢箱-混凝土组合梁具有较高的承载能力、刚度和良好的延性。考虑混凝土受钢箱约束的强度提高和钢箱顶板局部屈曲影响,提出了钢箱-混凝土组合梁抗弯承载能力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。

节点域构造不同的外加强环式梁柱异型钢框架节点有限元分析

目的找出节点域处不同构造特征对节点的塑性铰的发展情况、破坏特征和抗震性能的影响规律.方法利用有限元软件ABAQUS建立了外加强环式箱型柱-H梁异型钢框架节点的三维有限元模型,对框架节点的节点域处设置不同面积的外加强环板进行建模分析.结果外加强环式箱型柱-H梁异型钢框架节点在节点域1屈服后,在外加强环转角处形成塑性铰,避免了梁端焊缝的开裂,提高了节点的耗能能力.三种节点连接形式的滞回环大而饱满,采用全环板、3/4环板和1/2环板的等效黏滞阻尼系数分别为0.409、0.455和0.379.结论该类异型节点在不同节点连接方式下都具有良好的延性性能、耗能能力和抗震性能,在实际工程应用的设计和施工中建议采用3/4环板.

钢箱梁桥牵引滑梁设计与施工关键技术

目的提出沈阳新南站高架桥在既有地下结构上牵引滑梁设计与施工关键技术方案,以推广此类新施工工艺在复杂地理环境中的应用.方法通过实地考察与理论计算,提出牵引滑梁设计与施工关键技术方案.即支架采用四腿格构式支架形式,横向采用一排贝雷桁架滑道,纵向采用4排贝雷桁架滑道,以供钢箱梁段横、纵向滑移至设计位置焊接拼装.结果支架结构在加载过程中,滑道竖向最大变形为9.6 mm,结构变形满足要求;结构应力均小于所使用钢材的容许应力,应力满足要求;屈曲分析的失稳特征值均大于4.0,稳定性满足要求.结论该施工工艺为施工提出安全保障,提高了经济效益,并为类似工程提供施工参考.

武汉西四环汉江特大桥总体设计

湖北省武汉市西四环线汉江特大桥主桥为(77+100+360+100+77)m双塔双索面半飘浮体系预应力混凝土斜拉桥,引桥为3×65m预应力混凝土现浇连续箱梁桥。主桥桥塔采用H形结构,两桥塔塔高分别为130.1m和126.1m;主梁采用双边箱PK断面,整幅宽43.6m,按全预应力构件设计;斜拉索采用热镀锌钢绞线,按双索面扇形布置,每个塔柱布置28对斜拉索,全桥共224根;索塔锚固采用改进的紧凑型钢锚梁,并在索导管出口附近设预应力钢棒进行斜拉索锚下局部防裂。分别采用MIDAS Civil和ANSYS对主桥进行总体和局部计算,结果表明结构各项指标均满足规范要求。

波形钢腹板PC组合小箱梁顶推施工结构性能及参数分析

为研究波形钢腹板PC组合小箱梁顶推施工的可行性,指导顶推施工设计,以吉安市深圳大桥为背景,对顶推施工中结构性能及顶推施工设计参数对结构性能的影响进行研究。该桥为(61+8+61)m波形钢腹板PC组合小箱梁桥,小箱梁分3段,每段采用分块预制组拼顶推施工,钢导梁由第一段小箱梁的波形钢腹板、纵梁、大横梁、加劲肋等组成。采用有限元法模拟顶推施工过程,分析主梁弯矩和应力以及导梁前端挠度,研究导梁刚度、自重以及临时墩位置等参数对主梁受力性能的影响。结果表明:采用该顶推方案,主梁受力性能满足要求;施工时需将导梁设置预抛高,确保其安全通过临时墩;导梁刚度和重量均宜控制在一定的范围,且在满足导梁刚度的情况下,应尽量减轻导梁自重;设置临时墩可以减少钢束用量、简化导梁构造,在条件允许的情况下,临时墩应靠近跨中的位置。

芜湖长江三桥主桥边墩钢梁架设技术

芜湖长江三桥主桥为主跨588 m双塔双索面非对称矮塔斜拉桥,主桥钢梁为三角形桁式的双主桁箱桁组合结构。边墩钢梁节段包含每个边墩墩顶位置及相邻主跨侧铁路梁、公路梁节段,共计4个节段。为克服吊装有效作业空间小、水浅浮吊无法站位、地层特殊顶推临时墩设置困难等不利条件,结合钢梁节段结构和尺寸,边墩钢梁节段采用800 t变幅式架梁吊机悬臂架设。首先架梁吊机前移站位于梁端,采用非标准站位将待架钢梁节段按特定次序叠放至墩顶及墩旁托架上;然后架梁吊机后退至节点正上方,采用标准站位提升安装主跨侧铁路梁、公路梁;最后架梁吊机后退至节点后方,采用非标准站位结合“等长吊带+不等高吊耳”吊装技术完成剩余边墩墩顶梁段安装。梁段提升时,为避让已预置梁段及既有构筑物,采用了汽车吊辅助分次拼装斜杆及竖杆技术。边墩钢梁采用的架梁吊机标准站位及非标准站位吊装架设技术,安装工序简单,对位精度高,成本经济。

钢箱拱肋组合梁桥面系提篮拱桥结构计算的几点探讨

我国现行的公路、铁路桥梁钢结构设计规范落后于桥梁建设的发展,以至于在桥梁钢结构和组合结构设计与计算中一些问题无相应规范可依据。通过一座主跨100 m的钢箱拱肋组合桥面系提篮拱桥为例,对受压钢箱拱和钢-混凝土组合结构设计与计算中的几个问题参考国外相关规范进行了一些探讨,为同类桥梁钢结构与组合结构设计提供参考。

54m跨超大箱形吊车梁施工技术

介绍莱钢集团4 300mm宽厚板工程钢结构厂房54m箱形梁的制作工艺、控制参数、焊接及翻转方法。通过三维模形调整排版,避免焊缝的应力集中,理论和经验结合对箱形梁的拱度进行了精确的计算。采用双车双钩翻转法实现了箱形梁翻身,确保焊缝的焊接质量。