公铁合建斜拉桥钢桁-混凝土板组合梁受力特性

以某主跨808 m的公铁合建新型钢桁-混凝土板组合梁斜拉桥为背景,采用ANSYS软件建立局部组合梁细化的全桥多尺度有限元模型,分析其在不同工况下双层组合梁的受力传力特性和混凝土桥面板荷载分配比,并讨论混凝土桥面板厚度t_(b)、横梁刚度变化系数λ_(K)和钢与混凝土弹性模量比λ_(E)对组合梁受力传力的影响规律。结果表明:最不利组合工况下,钢桁架最不利Von Mises应力为183.6 MPa,混凝土桥面板最大拉应力为5.3 MPa,均满足结构受力要求;沿纵向路径,钢桁架和混凝土桥面应力在节间横梁间均呈“波形”分布;上下层混凝土桥面板顶、底面应力沿横向近似呈“W”和“M”状分布,表明桥面板承受一定沿横向不均匀分布弯矩;公路及铁路混凝土桥面最大剪力滞系数分别为1.45、1.36,更宽的公路混凝土桥面剪力滞效应更显著;公路及铁路混凝土桥面分别承担上、下层结构57.46%~79.99%和33.21%~62.81%的轴向荷载,为组合梁的主要传力构件;混凝土桥面板的应力随t_(b)及λ_(K)的增大而增大,随λ_(E)的增大而逐渐减小;混凝土桥面每层平均荷载分配比ξ与t_(b)成正比,与λ_(K)及λ_(E)成反比;当t_(b)、λ_(K)和λ_(E)参数的取值范围分别为0.8~1.4、0.4~1.6以及4~10时,组合梁混凝土桥面应力及荷载分配比ξ较为合理。

考虑车桥耦合及环境腐蚀的铁路钢桥疲劳分析

耐候钢通过改变合金元素以在其表面形成致密保护性防锈层因而具备良好的耐大气腐蚀性能,因此其在免涂装使用中为带锈工作,应用于公路和铁路桥梁中时可能存在腐蚀和疲劳耦合损伤问题。基于潍莱铁路线一座全焊接免涂装耐候钢桥开展列车动力作用下的关键构件和焊接节点疲劳损伤分析,并进行考虑腐蚀劣化影响下的疲劳寿命评估。基于列车-轨道-桥梁耦合系统模型研究在高速列车动力荷载下桥梁主桁关键构件动力响应并得到结构中最不利构件位置,分析关键构件在列车通行振动效应下的疲劳损伤度;结合考虑局部节点板精细化的多尺度耦合有限元模型,考虑轨道不平顺和列车运行速度的影响,得到桥梁节点板在不同速度下的疲劳损伤度;考虑环境腐蚀对桥梁疲劳寿命的影响,结合桥梁列车年运营量进行腐蚀环境下桥梁关键杆件和节点的疲劳使用寿命评估。研究结果表明:铁路钢桁梁桥在列车动力作用下不同构件的疲劳损伤不同,刚度较小以及应力响应影响线较短的构件疲劳损伤度更大,其中疲劳损伤度由大到小依次为节点横梁、腹杆、下弦杆、上弦杆。轨道不平顺和列车运行速度对桥梁节点板应力响应最大值影响并不显著,列车运行速度为120 km/h时与所分析桥梁共振更明显。环境腐蚀会降低铁路桥梁疲劳寿命,且对桥梁不同构件寿命影响程度不同。研究成果可为同类型铁路钢桁梁桥在腐蚀环境下的疲劳寿命评估和设计提供参考。

某超限高层多塔复杂连体结构抗震性能研究

某四塔高位连体的超限高层建筑,地上共4个塔楼,最低16层,最高23层,采用钢筋混凝土框架核心筒结构。底部四层裙房,采用钢筋混凝土框架结构。在13~15层处设2层通高的大跨钢结构空中连廊,将4栋主楼在建筑造型上连为一体。针对工程特点,在参考国内若干个类似的多塔高位连体的工程案例后,确定采用空中连廊与主楼以隔震支座弱连接的方案。在结构计算中,按固定铰、隔震支座、分塔设集中力3种不同的方式模拟空中连廊对主楼的影响,并分别进行常规的小震分析、性能化设计、小震弹性时程分析、大震动力弹塑性分析、关键节点有限元应力分析、连廊楼盖舒适度验算及防连续倒塌验算,较为全面地掌握结构整体及关键部位的受力特性。同时采取控制竖向构件轴压比、提高核心筒配筋率、在关键构件设置型钢等技术措施,达到预定的性能目标。

潍莱铁路钢桁桥车桥耦合振动分析及行车安全性评估

为准确分析高速铁路钢桁梁桥的动力特征和实际运营安全性,基于车-桥耦合振动理论和有限元模拟方法,对潍莱铁路跨青荣特大桥进行车桥耦合振动分析和行车安全性评估。首先,采用ANSYS有限元软件建立潍莱铁路钢桁桥全桥有限元模型;其次,基于十自由度垂向车辆动力学模型开展钢桁桥—高速列车耦合动力分析,得到桥梁主桁下弦节点挠度和主桁杆件应力的动态响应,并且与施加移动静荷载得到的静力过桥模式下桥梁响应结果进行对比,计算得出主桁下弦节点挠度和主桁杆件应力的冲击系数。最后,针对车体振动加速度、脱轨系数和横向轮轨力3项行车安全性指标进行分析,得到桥梁在实际运营工况下的行车安全状态。研究结果表明:铁路钢桁梁桥在列车荷载作用下,桥梁主桁的下弦节点挠度响应和主桁杆件应力响应都会增大;桥梁主桁下弦节点挠度冲击系数均小于0.04,节点之间挠度冲击系数差异较小;桥梁主桁应力冲击系数最大值为0.697,主桁各部分应力冲击系数存在较大差异,所以在桥梁设计时要充分考虑应力冲击系数放大效应;车体振动加速度、脱轨系数和横向轮轨力3项行车安全性指标均符合规范要求,桥梁满足实际运营条件。研究成果可为同类型铁路钢桁梁桥的动力分析与行车安全性评估提供参考。

悬挑公路面公铁两用铆接钢桁梁桥次应力分析

钢桁梁设计中常将节点简化为完全铰接状态,但实际节点具有一定约束能力,在杆端会产生一定的次应力。本文以京九铁路赣江南桥悬挑公路面公铁两用的铆接钢桁梁桥为例,建立有限元模型,通过调整节点连接刚度(约束),分析次应力的变化对杆件受力的影响。有限元分析结果表明:随着节点刚度的增强,各杆件产生的轴向应力随之减小而次应力随之增大,在荷载作用下竖杆产生次应力,以面外弯曲应力为主,其余杆件则以面内弯曲应力为主。同时,荷载试验结果与有限元分析结果一致。虽然竖杆实测次应力系数较大,但考虑次应力系数后承载能力仍能满足设计要求。

某工程大跨桁架施工问题分析与处理

大跨钢结构空腹桁架具有自重较大、施工过程不确定因素多、结构受力复杂等特点,故其施工模拟分析是施工方案设计的重要依据。某工程大跨度钢结构空腹桁架长为35.3m,宽为25.3m,桁架自重约310t,由纵向四榀钢桁架和横向钢梁连接构成,采用地面拼装完成后再整体提升安装的施工方法。通过计算分析施工过程可能存在的受力工况及桁架中各构件的内力,以对桁架薄弱位置采取加强措施,确保施工过程安全可靠。

七里河体育场结构设计与分析

七里河体育场建筑造型新颖,平面采用四心椭圆,立面呈“7”字形,下部看台为周长约700m的环形钢筋混凝土框架结构,屋盖钢罩棚结构为倒放三角形空间钢管桁架结构,桁架长轴方向长约240m,最大悬挑长度约36m。通过对钢罩棚结构进行单独及总装模型分析并对下部结构是否设缝进行对比分析,确定了合理的结构布置形式与计算参数。采用多种软件对结构进行了不同荷载组合下整体抗震分析、屋盖稳定性分析、防连续倒塌分析和超长结构分析。采用通用有限元软件ABAQUS对关键节点进行了详细分析。最后,对屋盖结构进行数值风洞模拟分析,给出了屋盖表面上的平均风压系数和体型系数及结构周围流场的绕流特性。分析结果表明:该结构整体稳定性能良好,强度与刚度储备大,关键节点可靠,计算结果均满足规范要求。

90m钢桁架桥杆件失效影响计算分析——以万安县二线船闸工程为例

下承式钢桁架桥具有自重轻、跨越能力强的优点,同时可在自动化工厂进行焊接组装,运到现场直接拼装,有效缩短了施工工期,非常适合有航道需求的河流。但也因为钢桁架桥由细长构件组成,因此对钢材抗疲劳的要求较高,一旦部分构件发生疲劳破坏,或者受到撞击失稳破坏,将对结构体产生较大的不利影响。文章以江西省吉安市万安县二线船闸工程为研究背景,利用Midas Civil软件建立空间模型对发生杆件失效的钢桁架桥梁进行模拟分析,研究发生杆件失效后钢桁架桥下弦杆应力应变状态,研究成果可为桁架桥后续运营阶段维修提供依据和参考。

钢筋桁架混凝土双向叠合楼板承载性能分析

目的验证预制装配式钢筋桁架混凝土叠合双向板的承载能力,为此类装配式混凝土双向叠合楼板在实际工程中的应用以及有限元分析提供参考.方法采用ABAQUS有限元软件,应用生死单元技术模拟其二次受力过程,对沈阳保障性住房惠民工程中的叠合双向楼板进行受力分析,将叠合楼板在不同约束、不同板厚比影响下的受力情况并与现浇楼板进行比较.结果叠合双向板的受力特征和现浇双向板类似;预制层所占厚度比例越小越有利于整体承载能力的提高,但不应小于预制层承担施工荷载时所需要的最小厚度;施工过程中的二次受力有利于叠合板整体承载能力的提高.结论钢筋桁架双向叠合楼板受力性能良好,且现场施工方便,值得在实际工程中推广应用.

主梁新细节的疲劳寿命预测及参数分析

为研究沪通铁路长江大桥主梁新细节的过焊孔半径、过焊孔形状、焊脚尺寸对大桥疲劳性能的影响,采用热点应力法预测疲劳寿命,并将其与9个试件的疲劳实验结果进行比较,在此基础上建立有限元模型进行相关参数分析.研究表明:基于热点应力法预测的主梁新细节的疲劳寿命与试验测试值存在一定差异,但均小于15%;主梁新细节过焊孔附近的翼缘板网格尺寸对其热点应力影响较小,小于1.6%,对此焊接细节采用两点外推法与三点外推法计算热点应力均是可行的;焊脚尺寸、过焊孔半径对热点应力、翼缘板的最大应力有一定的影响,但变化幅度均不超过10%;热点应力、腹板、翼缘板最大应力受长短半轴比的影响显著,腹板最大应力的变化幅度达21.6%,而其他两者均未超过10%.建议在有条件时可采用椭圆形过焊孔的焊接细节,且长短轴之比适当取大些.

桁架外形对其次应力的影响分析

理想桁架的计算模型一直是桁架截面设计的依据,但实际桁架的结点构造与此计算模型不符.实际桁架中广泛存在次应力,桁架外形对次应力的影响很大.利用有限元方法对各种不同外形的桁架因结点刚性而产生的次应力进行了计算,对它们的次应力的大小和分布特征进行了对比,从中分析了桁架次应力随桁架外形改变而改变的规律性.初步探讨了形成上述规律性的原因和减小桁架次应力不利影响的方法.指出了各种不同外形的焊接钢桁架因次应力而对截面设计产生的不同影响,并提出了考虑次应力时的设计改进建议.

大型连续钢桁梁桥顶推施工中关键节点力学分析研究

大型桥梁由于施工阶段与成桥状态差异较大,在最危险施工工况下桥梁节点部位易于造成结构损伤。以石济客运专线济南黄河公铁两用桥顶推施工新技术为工程背景,采用2个尺度分步分析该钢桁梁顶推过程中关键节点的应力状态。首先对钢桁梁桥进行整体结构力学分析,再将关键节点从整体结构模型中割离,施加合理的位移和应力边界条件,建立了有效的节点力学模型,通过有限元计算得出节点区域的应力分布;并通过该桥梁施工现场力学试验获得了节点的工作应力值,数值计算结果与试验结果较吻合。依据施工过程中最不利工况的节点应力分析结果,评估了大型钢桥梁顶推施工的可行性和安全性。

钢纤维钢筋混凝土柱的抗剪承载力计算方法

采用钢纤维混凝土的应力应变关系,将协调桁架模型应用于钢纤维钢筋混凝土柱的抗剪承载力计算,推导出其理论计算公式。为便于工程应用,同时提出了实用的计算方法。通过与试验结果的对比表明,本文计算公式具有较好的精度。

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。

型钢桁架混凝土剪力墙的非线性有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS进行了型钢桁架混凝土中高剪力墙和低矮剪力墙的实体有限元分析,得到了型钢桁架混凝土剪力墙在顶部水平荷载单向加载作用下墙体的变形性能,裂缝出现、发展、分布形态,试件破坏的形态,水平荷载-位移骨架曲线,以及试件开裂荷载、极限荷载、初始刚度、屈服刚度等力学指标。结果表明,有限元模型分析结果与试验结果吻合很好,可为此类构件的受力性能分析提供一种有效手段。

钢桥整体节点焊接残余应力三维有限元分析

钢桥整体节点最常见的问题是焊缝处出现疲劳裂纹,焊接残余应力是重要影响因素之一。在大型有限元软件ANSYS的基础上,开发了相应的焊接程序,选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度和相变的影响,采用内部生热的加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术模拟多道焊过程,获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,并对计算结果进行了分析。

横梁与系杆“丁”字型接头空间应力分析

结合一座正在建设的三跨连续中承式系杆钢桁拱桥的“丁”字型接头,对比了不同结构形式接头的构造。并以某一在建桥梁的“丁”字型接头为例,介绍了进行有限元局部分析时的两步分析法的优点及具体思路,采用大型通用工程软件用两步分析法计算分析了“丁”字型接头的局部应力分布特征及其传力特性,对该接头的结构构造及其细节的合理性作出了分析和综合评价。结果表明:该接头结构构造合理,受力状态安全,其结构构造可被借鉴应用于类似桥梁的工程设计中。

钢桁架结构次应力问题的探讨

近年来钢桁架结构桥梁的建造逐渐增加,相比于其他类型桥梁,钢桁架结构具有跨度大、承载能力强、构造轻巧简洁的特点。但钢桁架结构桥梁设计中次应力的分析计算比较困难,特别是随着大跨度桥梁的建造,如何考虑次应力对桥梁结构设计的影响很重要。应用有限元软件,以广州新光大桥钢桁结构拱设计方案为例,探讨引起钢桁架结构中次应力的因素,同时根据次应力大小决定是否考虑其影响,并就减小钢桁架结构次应力给出了一些建议措施。

基于考虑次内力的贝雷桁架挂篮有限元分析

根据贝雷桁架特点,建立考虑次内力的贝雷桁架有限元模型,以某大桥施工贝雷桁架挂篮为例,分别进行简化计算和有限元数值模拟,并进行对比分析。分析表明,竖杆和受集中力作用弦杆的次内力影响不能忽略。

基于应力释放法的在役组合钢桥承载力评定

为了提高在役钢桥承载力评定的准确性,针对在役钢桥受力特点,提出基于应力释放法的在役钢桥承载力评估方法。采用应力释放法获得恒载状态钢桥部分杆件实际应力,结合实测材料力学参数,通过全桥结构仿真建模分析,外推全桥构件恒载应力分布状态,从而得到桥梁的真实承载能力,同时给出了评定步骤和工程实例。实桥应用表明,以应力释放法为主的钢桥承载力评定方法,理论依据充分,评定精度高,易于实施,可广泛应用于同类桥梁的评估。