Nonlinear Stability Analysis of Long Span Continuous Rigid Frame Bridge with Thin Wall High Piers

By utilizing the current finite element program ANSYS, two types of finite element models (FEM), the beam model (BM) and shell model (SM), are established for the nonlinear stability analysis of a practical rigid frame bridge—Longtanhe Great Bridge. In these analyses, geometrical and material nonlinearities are simultaneously taken into account. For geometrical nonlinearity, updated Lagrangian formulations are adopted to derive the tangent stiffness matrix. In order to simulate the nonlinear behavior of the plastic hinge of the piers, the multi lines spring element COMBIN39 is used in the SM while the bilinear rotational spring element COMBIN40 is employed in the BM. Numerical calculations show that satisfying results can be obtained in the stability analysis of the bridge when the double coupling nonlinearity effects are considered. In addition, the conclusion is significant for practical engineering.

薄壁高墩大跨度连续刚构桥的非线性稳定分析

结合龙潭河特大桥的工程实例,采用有限元程序ANSYS,分别选取两种单元建立了梁单元模型和壳单元模型,对比分析了该大跨度连续刚构桥高墩的稳定性。在对刚构桥的稳定分析时采用几何非线性和材料非线性耦合的方法。采用U.L.列式法求解切线刚度矩阵来考虑几何非线性。为了模拟桥墩材料非线性性能,在壳模型中用COMBIN39多线性单元多弹簧模型(MS模型)来模拟墩底塑性铰区,在梁模型中用COMBIN40双线性弹簧单元模拟墩底塑性铰。通过分析可知,考虑非线性影响的稳定分析对于指导工程实践具有更好的实际意义。

薄壁特高墩预应力混凝土连续刚构桥的空间稳定性

以欧拉弹性理论为基础,利用空间有限元法对薄壁特高墩预应力混凝土连续刚构桥的空间稳定性进行了计算分析。以洛河特大桥为例,当墩高大于100m时,最大双悬臂状态的结构稳定性安全储备较低,其余工况均有足够的稳定性。计算结果表明,结构的计算模型及几何特征对其稳定性的影响较大,且应对薄壁高墩刚构桥的T构施工过程进行严密监控。所提出的结构稳定性研究方法及分析结果为该类桥的设计提供了可靠依据。

大跨高墩连续刚构桥动力特性研究

以重庆芙蓉江特大桥为研究对象,应用大型通用有限元程序ANSYS对该桥进行动力特性分析,分别采用空间结构板壳单元shell63与梁单元beam4两种建模方式,分析了其动力特性,对两种模型的数值分析结果进行了比较.结果表明:两种模型的计算结果的差异均在工程允许范围内,两种建模方法都是可行的.在实际工程中可以考虑采用梁单元进行计算,以满足工程实时性要求,节省建模和计算时间,缩短设计周期.

龙潭河特大桥高墩系梁局部应力分析

龙潭河特大桥采用连续刚构体系,其桥墩最高达178 m。针对该桥双肢薄壁墩系梁局部受力复杂的情况,运用ANSYS软件对其建立空间实体有限元模型,分析了系梁处桥墩及系梁的局部应力分布特点,为同类型结构日后的设计和施工提供参考。

高墩大跨小半径曲线连续刚构桥施工阶段结构分析

结合工程实例广西崇左至靖西高速公路古龙山大桥,采用空间有限元软件MIDAS/CIVIL,对高墩大跨小半径曲线连续刚构桥结构悬臂施工阶段和成桥阶段箱梁的空间位移与应力进行计算分析,为箱梁悬臂施工时的线形、应力控制提供理论依据。

风载作用下高墩连续刚构桥的非线性稳定分析

基于有限元法,考虑钢筋、劲性骨架及混凝土的作用,建立了高墩连续刚构桥较精确的稳定分析模型,计算得到了高墩最大悬臂施工状态及成桥状态的失稳模态及特征值,并分析了风载作用下高墩最大悬臂施工状态的双非线性稳定,获得了风载作用下高墩的稳定安全系数.

钢筋混凝土材料对薄壁高墩结构非线性稳定性的影响

以某大桥为工程实例,利用ABAQUS有限元分析软件,以不同材料参数为研究重点,对大桥的薄壁高墩结构的稳定性进行了非线性弹性稳定仿真分析,探讨了不同用量钢筋混凝土材料与薄壁高墩结构非线性稳定性之间的影响关系,为今后本类桥梁的设计和施工提供可以借鉴的经验。

钢管混凝土组合格构柱高墩大跨连续刚构桥动力特性分析

结合某山区高墩大跨连续刚构桥的动力特性分析,研究了钢—混凝土组合格构柱高墩连续刚构桥的动力特性分析方法,探讨了该类桥梁的动力特性结构行为及规律;在一定参数的基础上,研究了墩高、边界约束条件、曲线形式、曲线半径和横向连接系等参数的影响。计算结果为该类桥梁的抗风、抗震设计研究提供了分析基础。

高墩大跨梁桥稳定性分析

对于高墩大跨梁桥,由于其日益广泛地采用高强材料和薄壁结构,因而稳定问题也就更显重要。本文介绍了高墩大跨梁桥的2类稳定问题,论述了第1类稳定问题和第2类稳定问题,并引入有限元提出其求解方法,将非线性影响引入稳定问题,同时还利用大型桥梁设计分析系统BRDH对丹江口二桥稳定性进行了分析。

材料非线性对钢筋混凝土高墩稳定性的影响

由于采用传统的以弹性理论为基础的设计计算方法求算高墩的内力和变形会引起较大偏差,因此考虑箍筋对核芯混凝土强度的提高作用,使用ANSYS软件分析高墩的稳定性.选用MAN-DER本构模型模拟约束混凝土的应力—应变关系,对墩高、约束指标及混凝土强度3个敏感参数进行分析,得出非线性钢筋混凝土本构关系对高墩承载力的影响规律.结果表明,考虑箍筋对混凝土的约束作用后,高墩的承载力最大可提高约50%.

连续刚构桥高墩设计及墩梁结合部应力分析

连续刚构桥的桥墩高度和刚度是控制桥梁孔跨布置和结构设计的关键因素。以墩高195 m的赫章特大桥为例,对双薄壁墩、独柱墩2种桥墩形式进行对比分析,得出桥墩采用独柱墩形式的结论。运用大型通用有限元程序ANSYS建立其墩梁结合部局部三维有限元模型,从正应力和主应力角度分析该部位的应力分布特征。分析结果可为同类高墩桥梁设计和施工提供参考。

某特大桥薄壁高墩几何非线性稳定性分析

以厦成高速公路跨山谷路段某特大桥12号高墩为研究对象,建立Beam单元和Thick plate单元三维空间有限元模型,对施工阶段高179.3 m的薄壁高墩分别进行线性、几何非线性稳定性分析。分析结果表明:在最不利荷载工况下,非线性因素对最大悬臂施工阶段高墩的稳定性影响很大。

薄壁高墩连续刚构桥的稳定分析

利用Midas civil有限元软件,对杨家湾大桥15#薄壁墩最高裸墩、最大悬臂阶段和成桥3种状态进行了稳定分析,给出了结构的失稳模态和荷载—位移曲线,得到了各工况下的屈曲荷载和稳定安全系数。最高裸墩、最大悬臂和成桥3状态下,最大悬臂状态的稳定值最小,第一阶特征值为15.67,最大悬臂状态为稳定控制的最不利阶段。考虑几何非线性影响时,最不利工况下各阶稳定值下降,墩底轴力和墩顶位移增大,荷载与位移呈非线性变化,特别是在最大悬臂状态变化更加明显。高墩大跨连续刚构桥梁的稳定性主要跟施工节段有关,施工时的风荷载、温度荷载对结构的稳定影响小,但挂篮跌落对结构稳定性的影响大;施工过程中一定要加强管理,防止挂篮意外跌落,避免出现梁段重量不均或者加载不均匀,确保施工安全。

空心薄壁高墩连续刚构桥全过程稳定分析

为更好地保障高墩连续刚构桥施工安全,以石川河特大桥为工程背景,通过有限元仿真的方法对空心薄壁高墩连续刚构桥展开了复杂工况下的全过程稳定分析,得到了第一阶屈曲特征值和屈曲模态,并对混凝土强度、桥墩高度及高墩壁厚进行了参数敏感性研究。结果表明:只考虑几何非线性,最大悬臂状态的稳定系数为20.39,而考虑双重非线性的稳定系数为6.12,分别较第一类静力稳定降低了16.5%和74.9%;就石川河特大桥15#墩而言,屈曲模态为纵桥向失稳,高墩的破坏属于小偏压破坏,破坏截面发生在距墩底h/8~h/7(h为墩高)的区域;随着桥墩高度增加,桥梁的稳定性逐渐减小且减小的速率逐渐降低,而混凝土强度和高墩壁厚对高墩稳定性影响不大。可见考虑复杂工况的全过程稳定分析具有更好的实际意义。

高墩连续刚构桥0号块托架预应力预压方案可行性研究

当墩身较高时,大跨度连续刚构桥0号块一般采用托架施工,但因0号块荷载较大,托架预压成为施工时的一项重要工作。基于现场试验数据,并通过有限元分析,对湖南省默戎高架桥主桥0#块托架的预应力预压方案进行可行性研究。研究表明,预应力预压方案切实可行,可供类似工程借鉴。

钢管混凝土叠合柱屈曲分析及施工技术研究

腊八斤特大桥主桥为连续刚构,采用钢管混凝土叠合柱桥墩(由4根外侧包裹钢筋混凝土的钢管混凝土柱组成,柱之间采用钢筋混凝土腹板连接,桥墩为内部空心结构),最高桥墩高182.64m。为给高墩的施工及质量控制提供理论依据,采用ABAQUS和MIDAS软件对高墩进行屈曲和受力分析,研究墩顶施工偏差和支撑对高墩极限承载力的影响。结果表明:桥墩极限承载力随墩顶施工偏差的增大而不断减小;横撑和斜撑对高墩的整体稳定极限承载力影响较小。为减少施工过程对桥墩极限承载力的影响,保证墩身线形和施工质量满足要求,研究了高墩施工技术,即采用全站仪和激光垂准仪开展高墩中心、垂直度及高程监测,采用高抛免振捣、对角线对称浇筑混凝土和钢结构高空吊装等施工技术。实桥应用表明,实际累计施工偏差约为0.072m,满足施工过程中高墩线形及其它质量控制要求。

双肢薄壁墩系梁对连续刚构桥抗震影响分析

连续刚构桥在我国西南地区的应用越来越广泛,以高墩连续刚构桥为研究对象,以双肢薄壁墩系梁间距为主要参数,分析桥梁振型频率、墩顶位移、墩顶内力以及墩底内力在地震响应下评价桥梁的抗震性能和纵桥向系梁对刚构桥稳定性的影响。结果表明:在地震响应下,对于纵桥向系梁间距为21.7 m最为合适。

高墩大跨度连续刚构桥施工稳定性分析

对于高墩大跨度连续刚构桥,随着墩高的增加其施工难度将逐渐加大,施工过程中的安全问题,尤其是高墩带来的稳定性问题将逐渐凸显,对其进行施工阶段的稳定性分析十分必要。本文依托某高墩大跨连续刚构桥,结合其施工过程和结构体系特性建立有限元模型,对施工阶段不同荷载作用下的第一类及第二类稳定性进行分析以明确结构整体安全特性,可为同类桥梁的设计提供参考。

桥墩类型对连续刚构桥抗震及稳定性影响分析

为了研究不同的桥墩类型对连续刚构桥抗震及其稳定性的影响,以某实际工程波纹钢腹板连续刚构桥为研究对象,利用MIDAS-civil软件建立3种模型,进行时程分析和稳定性分析。结果表明:双肢空心薄壁墩的抗推刚度小,能增加墩的柔度,对抗震有利,但其稳定性差,且墩高越高,稳定性越差;箱型空心薄壁墩的抗推刚度大,其稳定性好,造价低,但对抗震不利。因此在墩高有差异时,矮墩可选用双肢空心薄壁墩,高墩可选用箱型空心墩。