超大跨径组合梁斜拉桥稳定和极限承载力研究

采用钢混主梁的大跨度斜拉桥近年来不断发展。安徽省望东长江大桥主桥采用PK型分离式组合梁斜拉桥,主跨跨径638 m,是目前国内已建成的最大跨度组合梁斜拉桥。研究以望东长江大桥为对象,采用数值分析方法,分别对大跨径组合梁斜拉桥的弹性稳定和弹塑性极限承载能力进行研究,分析了施工和运营两个阶段的典型工况,明确了不同工况下大跨组合梁斜拉桥的承载能力和破坏模式,并通过考虑几何非线性和材料非线性的弹塑性有限元分析,明确了大跨组合梁斜拉桥在极限状态下的安全控制构件、失效路径。研究成果可为同类工程提供参考。     

大跨度混凝土斜拉桥静力稳定性分析

对大跨度混凝土斜拉桥进行稳定性研究,考虑混凝土斜拉桥的非线性和构件的极限承载能力,计入施工过程的变形和应力的叠加效应。评价了该桥的整体稳定性,并就大跨度斜拉桥静力稳定分析中考虑构件的极限承载能力以及采用不同加载方式对稳定性的影响进行了探讨。     

曲线双工字钢板组合梁桥受弯破坏全过程分析

为进一步研究中小跨径双主梁式钢板-混凝土组合梁桥的受力性能,探讨其在抗弯荷载作用下的承载能力及破坏模式,以曲率半径R=460 m的235 m桥跨结构为研究对象,采用非线性数值分析方法对结构进行受力全过程仿真分析,并以塑性铰方法对结构在特定荷载下的极限承载力及安全储备进行计算。结果表明:该方法能够较好地模拟钢板-混凝土组合梁在受弯破坏全过程中的整体非线性响应,且能够追踪全桥在逐渐加载过程中各构件的破坏路径;该钢板-混凝土组合梁的承载能力破坏过程是一个缓慢的延性变化过程,具有较高的安全储备。     

斜拉桥主塔施工过程分析

斜拉桥是在建数量最多的大跨度桥型之一,此类桥的结构受力复杂和施工难度较大,为保证达到设计要求必须进行施工监控。斜拉桥主塔施工属于全桥施工控制工程,本文用MIDAS/CIVIL有限元软件模拟某斜拉桥主塔施工过程,分析了主塔爬模施工过程应力和偏位情况,为该斜拉桥主塔施工监控提供理论依据。     

组合梁斜拉桥施工过程静力性能分析

为研究组合梁斜拉桥施工过程中的受力性能,以河口大桥为背景,利用有限元法对该桥施工过程进行模拟分析。主要计算了施工过程中最大单悬臂阶段、最大双悬臂阶段、合龙阶段及成桥后组合结构受力及变形。结果表明:组合梁位移、塔偏及线型会随荷载类型、边界条件及结构体系的转换发生改变,整个施工过程中组合结构基本为全截面受压。组合结构各构件施工过程整体应力水平、索力应力及塔偏均满足相关规范要求,安全储备较高,对于局部应力偏大的区域,施工时引起重视。     

卵形斜塔斜拉桥静动载试验研究

静动载试验是新建桥梁竣工验收的主要手段,研究对象为卵形斜塔组合梁特种斜拉桥,依托实际工程实例,通过采用静载试验和动载试验的方法,根据设计和规范要求,综合评估了该桥梁的实际承载能力和工作状态,验证了该桥设计理论和分析方法的可靠性。具体评价内容包括主塔位移、拉索索力、主梁挠度、塔梁构件强度、结构整体刚度、动力特性等方面。竣工试验采用的计算方法、测试手段、工作流程及试验分析成果真实可靠,可为同类型桥梁结构的设计、发展及成桥试验提供数据支撑和参考借鉴经验。     

斜拉桥桥塔施工监测分析探讨

斜拉桥是高次超静定的力学体系,斜拉桥施工过程必须进行施工监控。在施工过程中其塔、梁、索、力与变形相互影响,同时又受温度和众多施工随机因素影响,整个施工过程是个力学体系复杂的演变过程。本文介绍了某斜拉桥主塔施工的监测,并对主塔承台沉降,主塔线形,主梁及主塔应力施工监测等内容进行了分析与探讨。     

窄基输电钢管塔塔腿主材次应力研究

基于空间塔腿结构模型试验研究及有限元分析,研究了9个具有不同长细比和主斜材夹角的窄基输电钢管塔的塔腿主材次应力,分析了塔腿辅助材的受力状态,考察了塔腿的极限承载能力。结果表明:塔腿辅助材两分格时,主材次应力大小主要由主斜材夹角控制,随主斜材夹角增加,主材次应力减小,而长细比对其影响相对较小;随着主斜材夹角由大变小,塔腿辅助材的内力与主材的内力比逐渐变大;塔腿结构按桁架模型设计时,若次应力比不超过30%,可不考虑其影响。     

等效静风荷载作用下输电塔线体系破坏过程分析

为研究输电塔线体系在风荷载作用下的破坏过程,本文以广东省湛江220kV输电线路的一个耐张段为研究对象,在ANSYS中建立四塔五线体系有限元模型。根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)中规定的方法计算等效静力风荷载,考虑结构的材料非线性特征和几何非线性特征,对体系进行分析。在逐级加载条件下分析不同风向角风速由低到高时体系输电塔位移的变化,识别最不利风向角和对体系破坏起控制作用的输电塔,通过Budiansky曲屈准则判定体系的承载能力极限状态。通过对体系破坏过程的模拟,采用强度判定因子和稳定性判定因子识别最薄弱输电塔主材破坏形式和破坏路径。最后从应变能的角度对体系的破坏过程进行分析。经分析可以得出如下结论:1.塔线体系对60°和90°风向角比较敏感;2.直线塔主材的薄弱构件分布于第一个横担下部;3.塔线体系破坏过程中发生破坏的输电塔位移和应变能占比均大幅增长,应变能占比的变化可以反映输电塔的破坏过程。     

矮塔斜拉桥施工过程中关键部位应力分析

矮塔斜拉桥大多采用后支点挂篮对称悬臂施工,整个过程中主桥结构会经历双悬臂状态、单悬臂状态以及合龙后状态等多次体系转换过程,施工控制难度较大。为保证桥梁结构在施工过程中的安全性,必须通过理论分析和实时监测以确定桥梁结构在每个阶段施工过程中的受力状态,以便及时通过调整来控制结构在每个阶段施工过程中的受力行为,使其最终的成桥线形和受力状态满足设计要求。本文通过实时监测的方法对矮塔斜拉桥在施工期间主梁、主塔及主墩的应力展开测试,以了解矮塔斜拉桥在施工过程中的受力状况,为后续相关矮塔斜拉桥的施工监测提供参考。     

#br# 大比例预应力UHPC-T形梁抗弯性能试验研究

为研究预应力UHPC梁的力学性能及结构设计方法,进行了一片大尺寸T梁的弯曲试验,获得了试验梁从加载到破坏全过程的主要结果。利用现有研究成果,考虑UHPC材料的受拉性能影响,给出了修正的受拉应力-应变关系曲线,建议了极限状态下截面应力应变分布模式,由此改进了开裂荷载和极限承载能力的计算方法,并获得了相应结果。分析结果很好地预测了试验梁的荷载-位移曲线及极限承载力大小;基于平截面假定,考虑UHPC材料的非线性性能,编制了UHPC梁全过程非线性分析程序,理论分析和程序计算的结果与试验结果吻合良好。以此为基础,进而分析了预应力配筋率及张拉应力大小,以及高跨比对结构抗弯承载能力的影响规律,为UHPC梁的应用提供参考。结果表明：预应力UHPC梁具有良好的延性和变形性能,其开裂弯矩可按我国桥规公式计算,并宜考虑UHPC的受拉塑性;UHPC的受拉性能对其抗弯承载能力有贡献、但不大;适当增加预应力筋面积,可充分利用UHPC的超高抗压强度,并能有效提高UHPC梁的开裂弯矩、极限承载能力大小。     

工业建筑用高强度纤维混凝土组合梁的受弯性能试验研究

在研究过程中采取高强度纤维混凝土组合梁的试验模式,针对性研究其破坏特征和受力性能,并分析计算高强度纤维混凝土组合梁的正截面受弯承载力的有效方法,确定其可行性。最终得出以下结论:高强度纤维混凝土组合梁的抗弯承载力和抗弯刚度比普通混凝土梁的曲线整体要高;在210 kN荷载下,普通混凝土的纵筋进入屈服阶段;在280 kN荷载下,高强度纤维混凝土组合梁纵筋的应变仍然呈线性增长状态,未进入屈服阶段。普通混凝土梁中箍筋的应力比高强度纤维混凝土组合梁的要大;组合梁的极限抗弯承载力可通过简化塑性理论进行计算。在混凝土强度相同时,提高钢材强度等级,组合梁受弯承载力提高明显,如果钢材的强度等级是一致的,那么随着混凝土强度等级的提升,组合梁将能承受更大的极限受弯承载力。     

预应力钢箱高强混凝土组合箱梁抗弯承载能力研究

预应力钢箱高强混凝土组合梁将组合梁技术、现代预应力技术与高强混凝土有机结合在一起,已在工程中广泛使用,其抗弯能力是工程上最为基本也是最重要的要求。为掌握预应力钢箱高强混凝土组合梁的受弯性能,得到其极限抗弯承载能力,设计足尺试验梁。试验在自行研制的试验装置上进行;得到试验梁的弯矩挠度曲线、滑移特征曲线、预应力筋应力力增量及截面高度应变分布等重要参数,描述其破坏形态。后根据内力平衡和弯矩平衡分析,得到预应力钢箱高强混凝土组合梁极限抗弯承载力计算公式。并选取众多文献的组合梁试验结果,进行计算值和实测值对比分析,结果吻合良好。提出的极限抗弯承载力计算方法适用于采用普通钢的组合梁和预应力组合梁。而对于高强钢预应力组合梁采用简化塑性理论计算结果稍大。总体而言,预应力筋的存在能提高组合梁的弹性工作范围和极限抗弯承载力,减少结构变形,使普通钢-高强混凝土组合梁具有更好的工作性能。     

增设抗倾覆钢托梁加固独柱式混凝土桥墩有限元模拟分析

为了研究增设抗倾覆钢托梁体系加固独柱式混凝土桥墩的承载能力和受力机理,结合实际工程,通过有限元软件ABAQUS对抗倾覆钢托梁加固体系进行模拟计算,分析了抗倾覆钢托梁在单侧最不利荷载作用下,各部分结构的应力分布,并分析了抗倾覆钢托梁体系分别在单侧和双侧同时加载的极限承载能力,最后对抗倾覆钢托梁进行抗倾覆稳定性计算。计算结果表明,抗倾覆钢托梁在单侧最不利荷载作用下,各部分结构均处于弹性阶段,还有较大的安全盈余。抗倾覆钢托梁在单侧和双侧的极限承载能力分别为3 100.29 kN和21 154.87 kN,在单侧加载达到极限承载力时,抗倾覆钢托梁各部分结构虽然未进入塑性阶段,但是抱箍底部锚栓附近的混凝土已经发生较大的受拉破坏,不适合继续承载。在双侧同时加载达到极限承载力时,钢托梁各部分结构均进入塑性阶段,且钢托梁的顶板会发生较大的塑性变形。增设抗倾覆钢托梁加固后,该桥在各种工况下的横向抗倾覆稳定验算满足要求。     

水平荷载作用下半刚性连接组合梁框架承载能力极限状态验算方法

本文分析了半刚性连接组合梁框架的在水平荷载作用下的受力特性,提出了对于具有合理构造措施的半刚性连接框架,采用塑性分析方法进行在水平荷载作用下的框架整体极限承载能力、组合梁的承载能力及框架柱的承载能力验算。采用塑性分析方法可使设计计算工作量极大地降低,而且能给出较为安全和准确的分析结果,这可供半刚性连接框架的实际设计参考。     

吉安新井冈山大桥钢混组合梁独塔斜拉桥设计

吉安新井冈山大桥主桥跨径为2×150m半漂浮体系独塔双索面斜拉桥,采用人字钻石形高强度钢筋混凝土主塔,钢混组合梁主梁,梁、塔处斜拉索均采用钢锚箱锚固。本文重点介绍新井冈山大桥主桥的设计技术标准、桥梁总体布置、主塔、主梁、斜拉索、桥墩、基础等构造设计以及各主要构件连接技术措施与手段,为以后类似工程的设计提供参考,对钢混组合梁独塔斜拉桥建设发展提供借鉴。     

带有残余应力的钢梁内嵌式预应力组合梁抗火性能研究

为研究残余应力对钢梁内嵌式的预应力简支组合梁在火灾效应下的受力性能的影响,通过ABAQUS软件建立钢梁内嵌式的预应力简支钢-混组合梁几何非线性和材料非线性的有限元模型,利用热力-耦合法计算组合梁在高温下的结构响应行为。通过对梁的截面温度、整体挠度和跨中挠度、跨中截面应力分布、拉索应力和塑性变形、梁的整体曲率和跨中曲率等特性在高温下的结构响应进行考察,探究工程应用中常见初始残余应力对组合梁的影响机理。结果表明：残余应力主要是通过影响钢梁的截面模量,进而对钢梁的截面抗弯刚度产生影响,在升温后期或当钢梁开始进入塑性状态时,残余应力的影响逐渐减小。残余应力在钢梁腹板上的分布能较为明显的影响组合梁的承载能力,分布形式不同影响效果也不同。残余应力主要影响了组合梁中钢梁的截面刚度,进而也影响了组合梁的挠度幅度、曲率分布、中和轴高度以及拉索内力变化。     

T型刚构矮塔斜拉加固变体系研究

为了解决国内T型刚构桥梁出现的箱室底板正应力超限、截面主拉应力超限、最大悬臂端下挠严重的问题,提出了矮塔斜拉变体系加固方案,研究T型刚构桥在变体系后桥梁是否得到预期的加固效果结果表明,加固后桥梁梁体截面顶底板拉压应力有一定储备,主拉压应力在规定值以内,满足正常使用;极限状态以及承载能力极限状态各项指标满足规范要求。     

天津赤峰桥体系转换施工监控

天津赤峰桥作为空间异型独塔斜拉桥,主要结构特点是主斜塔同时承受主跨、边跨以及塔背三部分拉索,其施工监控的难点在于体系转换过程中对于主塔空间变位的控制;文中针对该特点建立空间梁格模型,综合考虑几何非线性、支座脱空非线性和徐变收缩等作用,并结合迭代计算设计了整个体系转换的施工过程.监控实测结果表明,该梁格模型的建立以及对关键问题的处理方法为该桥的施工设计与监控提供了准确的数据,保证了体系转换的顺利完成;该桥体系转换施工设计中所采用的以主塔应力安全为主线,兼用传统正装分析的施工设计方法,可供同类异形斜拉桥的施工设计与监控参考.     

超大跨斜拉桥顺桥向地震损伤分析与控制

以一座试设计的主跨1 400 m的斜拉桥为例,采用弹塑性方法并引入地震损伤指标分析了不同强度地震作用下飘浮体系和弹性约束体系的地震损伤与破坏模式;研究了极端地震作用下损伤控制策略对斜拉桥损伤控制效果的影响。结果表明:极端地震作用下,主塔和桥墩分别遭受局部失效和严重损伤,发生了典型的弯曲单塑性破坏;基于Park损伤指数的附加耗能阻尼器的损伤控制策略可显著控制主塔、桥墩地震损伤和主梁位移,满足损伤控制目标要求,改善了桥梁的整体抗震性能。