大跨度斜拉桥索梁锚固区空间受力分析及配筋设计

基于ANSYS有限元分析软件,建立斜拉桥索梁锚固区空间模型,分析了在最大斜拉索索力下,索梁锚固处的受力情况,并对局部配筋进行计算.结果表明:锚固区三向应力分析中,锚固处横梁与腹板结合处存在1.82 MPa拉应力,锚块与腹板相交位置最大拉应力接近2 MPa,边腹板位置拉应力为3.2 MPa,需对其进行配筋加固;锚块与边腹板结合处出现6.25 MPa拉应力,需进行配筋处理,其余位置总体受力情况良好.     

钢—混凝土组合梁桥混凝土桥面板的抗裂设计方法研究

以重庆市合川区乡野步道云门试验段连接桥工程4#桥为例,分析该钢—混凝土组合梁桥在设计上提高混凝土桥面板抗裂性能的方法。该桥在结构上采用V形支撑降低墩顶负弯矩峰值,在施工过程中采用桥面板滞后结合法、跨中压重法增大墩顶负弯矩区压应力储备,从而降低了成桥墩顶负弯矩区拉应力,提高了混凝土桥面板的抗裂性能。通过分析提高混凝土桥面板抗裂性能的结构设计方法以及施工过程的抗裂措施,为钢—混凝土组合梁桥的设计提供参考。     

钢混凝土连续组合梁负弯矩区抗裂设计优化研究

虽然钢混凝土连续组合梁桥在支座处负弯矩区混凝土桥面板处施加了预应力,但仍然存在桥面板拉应力过大导致混凝土开裂的问题。为解决这一难题,以山东省广饶县小清河特大桥2 号主桥为例,在对钢混凝土连续组合梁桥的设计难点及其相关技术措施进行评价的基础上,基于部分组合技术及桥面板混凝土分步浇筑技术,对钢混凝土连续组合梁桥的支座处负弯矩区的受力性能进行优化设计。基于Midas Civil 有限元模型,重点对该组合梁桥负弯矩区的抗裂性、支点反力及全桥刚度进行研究。研究结果表明:同时使用部分组合技术和桥面板混凝土分步浇筑技术,桥梁营运期内负弯矩区混凝土桥面板始终受压;仅采用部分组合技术或桥面板混凝土分步浇筑技术,桥梁营运期内负弯矩区混凝土桥面板受到拉应力作用,且拉应力较大。由此可知,综合使用部分组合技术和桥面板混凝土分步浇筑技术,可以有效降低钢混凝土连续组合梁桥负弯矩区混凝土桥面板的拉应力,防止混凝土桥面板开裂,改善桥梁耐久性。     

大跨度斜拉桥索梁锚固区的受力分析研究

文章选用大型有限元分析软件ANSYS，运用参数化设计语言APDL语言，分别计算分析了仅在成桥索力、仅在纵横向预应力作用以及在预应力和成桥索力共同作用三种情况下索梁锚固区应力分布情况。比较了索梁锚固区在不同工况下的应力分布特点；分析了锚固区应力集中的情况，以及纵、横向预应力束（筋）锚固区受力的影响。     

铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区局部应力分析

为了分析铁路矮塔斜拉桥索梁锚固区在索力作用下的应力分布,以新建的某铁路矮塔斜拉桥为工程背景,采用实体单元和梁单元建立了索梁锚固区的整体有限元模型,对索梁锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究,提出的实体单元和梁单元组合使用的整体有限元模型可将矮塔斜拉桥索梁锚固区的边界问题处理的更加合理准确,丰富了索梁锚固区空间应力的分析方法.结果表明:1)索梁锚固区的锚块在靠近纵梁处有应力集中现象,设计中应注意增加分布钢筋和表面抗裂钢筋网片,以提高结构抗裂性;2)成桥阶段的索梁锚固区整体处于较合理的受压状态,说明该结构截面尺寸设计合理;3)研究方法可为铁路用矮塔斜拉桥的索梁锚固区的局部应力分析提供参考.     

斜拉桥索梁锚固区附加弯矩对梁体受力的影响

斜拉桥索梁锚固区的应力大小及分布是影响设计的关键因素。锚箱式索梁锚固结构中索力产生的附加弯矩对梁体受力的影响、以及通过减小弯矩来控制该区域应力的方法是否有效,是值得研究的问题。本文就南京长江第二大桥南汊大桥索梁锚固结构,对该问题进行了分析,结合有限元计算,得出了一些有益的结论。     

单索面部分斜拉桥拉索区横隔梁空间应力分析

以湖北省某座双塔三跨部分斜拉桥为工程背景,采用Midas/FEA空间有限元分析软件建立了索梁锚固区梁段实体模型,通过对竖向预应力的选型及横隔梁的钢束配置情况对比分析,得出拉索区横隔梁空间应力分布状态。分析结果表明,在最不利荷载组合下,横隔梁区域以及索梁锚固区箱室局部存在较大拉应力,通过施加横隔梁横向钢束,其拉应力值得到了有效降低,以防止横隔梁底部及索梁锚固区箱室出现开裂现象,同时竖向预应力采用无粘结预应力钢棒,较传统竖向预应力钢筋具有材料性能优异、施工工艺简单、施加预应力效果较好等优点。     

钢-混连续组合梁负弯矩区处理方法研究

钢-混组合梁具有自重小、抗震性能好且用钢少、刚度大饶度小特点,钢-混连续组合梁与简支组合梁相比,可以提高负载能力,增强刚度,增大应用跨度。但其墩顶负弯矩区会产生混凝土受拉、钢梁受压的不利情况,通过介绍钢-混连续组合梁桥负弯矩区的设计处理方法,比较了各种方法对减小负弯矩区内混凝土桥面板的拉应力,从而限制裂缝宽度、防止钢梁失稳的作用。并最终达到改善了负弯矩区桥面板的受力性能,确保结构的耐久性和使用性能。     

斜弯钢——混组合梁桥桥面板空间受力分析

为研究斜弯钢—混组合梁桥桥面板的空间受力状态,运用有限元软件分别建立全桥模型和局部精细模型。结果表明,在拆除临时支承阶段,桥面板外侧拉应力大于内侧,施加强制位移后外侧拉应力小于内侧拉应力,两侧拉应力较大区域均位于支座附近,呈斜向分布,与支座连线方向保持一致,最大拉应力向内侧偏移1. 3m左右。由此可知:斜支承造成梁桥受力不对称,支座处负弯矩桥面板拉应力最大,弯桥对负弯矩内侧桥面板影响更大,内侧施加的强制位移应小于外侧的。     

预应力混合配筋混凝土构件抗弯性能研究

为了研究有粘结预应力AFRP-钢混合配筋混凝土构件的抗弯性能,基于平截面假定和截面内力平衡条件,推导了预应力AFRP-钢混合配筋混凝土构件适筋破坏情形下正截面受弯承载力以及截面开裂弯矩的计算公式,利用推导的计算公式对五组具有相同整体配筋率、不同初始张拉控制应力的预应力混合配筋构件抗弯性能进行了研究,对预应力AFRP-钢混合配筋构件与普通混合配筋构件的极限抗弯承载力与抗裂承载力进行了对比.研究表明:按照给出的预应力AFRP-钢混合配筋混凝土构件抗弯承载力及开裂弯矩计算公式可较好地反映结构的受力特征;在预应力AFRP筋与普通AFRP筋极限抗拉强度相同的情形下,将预应力AFRP筋代替普通AFRP筋材,对AFRP-钢混合配筋混凝土构件极限抗弯承载力提升的效果并不明显;预应力AFRP-钢混合配筋混凝土构件可以有效地提升结构的抗裂承载能力.在算例中,当张拉控制应力σcon接近于预应力AFRP筋极限抗拉强度的25%时,构件抗裂承载力提升78.7%,从而有效延迟了截面裂缝开裂的时间,增大了结构的抗弯刚度.     

基于Fe-SMA的钢桥面板疲劳裂纹装配式主动加固方法

为实现对钢桥面板的快速加固,提出了基于铁基形状记忆合金(Fe-SMA)的钢桥面板疲劳裂纹新型装配式主动加固的方法;通过精细化双面加固有限元模型计算结果及对初步激活与加载试验的观察,验证了加固系统安全性与可靠性;在此基础上以U肋对接焊缝的疲劳裂纹为研究对象,根据线弹性断裂力学,结合该疲劳细节受力与开裂特征,采用循环荷载作用下表面裂纹和中裂纹尖端的Ⅰ型裂纹应力强度因子幅值对加固系统的加固效果进行评价,确定了针对不同长度裂纹的具体加固方案。研究结果表明:基于Fe-SMA的钢桥面板疲劳裂纹主动加固方法可将裂纹尖端应力强因子幅值降低至扩展阈值以下,能有效遏制疲劳裂纹的进一步扩展;对于长度在50 mm以下的未贯穿型疲劳裂纹可采用宽度为60 mm的Fe-SMA进行加固,裂纹前缘关注点应力强度因子降幅达90%以上;当贯穿型疲劳裂纹长度为50~120 mm时,可采用宽度为120 mm的Fe-SMA进行加固;当疲劳裂纹长度为120~350 mm时,需采用底板、腹板同时加固的方法来对疲劳裂纹进行加固,均能达到理想的止裂状态。      

钢桥面板纵肋与横隔板焊接细节疲劳开裂的加固研究

为研究钢桥面板疲劳开裂部位栓接角钢的加固方法，采用足尺模型试验对纵肋与横隔板焊接细节疲劳裂纹的加固效果进行研究，采用ANSYS建立了含有疲劳裂纹的有限元模型，并基于断裂力学理论对比研究疲劳裂纹不同长度条件下的加固效果. 研究结果表明:纵肋与横隔板焊接细节的疲劳裂纹起裂于焊趾并沿纵肋腹板扩展，采用栓接角钢加固后可以使开裂部位关键测点的主拉应力和裂尖各测点的应变分别降低56%和80%，能够有效抑制疲劳裂纹的扩展；栓接角钢加固后裂尖的应力强度因子幅值最少降低80%，裂纹扩展速率显著降低；对贯穿纵肋腹板前不同长度的疲劳裂纹进行加固，裂尖应力强度因子幅值均降低60%～90%，但随着疲劳裂纹长度的增加，栓接角钢的加固方法对裂纹扩展的抑制效果不断降低，加固时机的合理选取是影响加固效果的关键因素之一.      

新型装配式倒T形空心板桥受力性能

为解决现有装配式空心板桥的铰缝病害, 提出了一种新型装配式倒T形空心板桥; 进行了跨径8 m的倒T形空心板桥足尺模型试验和非线性有限元分析, 研究了车辆荷载作用下倒T形空心板桥各组成构件的应力、挠度和裂缝分布等, 得到了倒T形空心板桥的受力机理与破坏模式; 对比了倒T形空心板桥与带门式钢筋空心板桥的受力性能, 验证了倒T形空心板解决铰缝开裂问题的有效性。研究结果表明: 倒T形空心板桥的破坏过程分为弹性阶段、空心板开裂阶段、现浇结构层混凝土开裂阶段和受拉钢筋与钢板屈服阶段, 其整体受力性能良好, 极限荷载是带门式钢筋空心板桥的1.4倍; Ω形钢板上方受拉区混凝土首先达到拉应力限值3.17 MPa, 是受力薄弱部位; 由于Ω形和L形钢板的设置, 现浇结构层混凝土开裂时, 与结构层等高度的各结合面处的法向和切向黏结应力均不会超过限值2.30和0.29 MPa, 避免了结合面的黏结失效; 与带门式钢筋的空心板桥相比, 倒T形空心板构造不会减小空心板的开裂荷载, 且新旧混凝土结合面开裂在空心板开裂之后, 可从根本上解决传统空心板桥在车辆荷载作用下铰缝先于空心板开裂的问题。      

自锚式悬索桥主缆锚固区局部应力探讨

刚性自锚式悬索桥的锚固区结构和受力较复杂。以平顶山建设路立交桥为例,运用有限元程序Mi-das/Civil建立该桥梁的整体计算模型,有限元程序ANSYS建立边跨主缆锚固区梁段的局部计算模型,对主缆锚固区进行空间局部应力分析。得出结论：箱梁切开截面端与顶板交接处的正中心位置及主缆锚固位置处局部应力超限,出现明显应力集中,需要进行局部加强处理;计算结果具有较高的实用价值。     

湛江海湾大桥索梁锚固结构足尺模型试验

为了深入研究锚拉板式索梁锚固结构的传力机理和应力分布规律，评估其安全性和可靠性，以湛江海湾大桥为工程背景，对锚拉板式索梁锚固结构进行了足尺模型试验，并与非线性有限元仿真结果进行了比较．研究表明：锚拉板与锚拉筒连接焊缝处应力水平较高，远离焊缝应力分布趋于均匀；结构整体受力合理，具有足够的安全储备，但局部存在应力集中，设计时应予以注意．     

正交异性钢桥面板铺装层受力分析

针对现有铺装层常见的纵向裂缝、推移、局部拥包、搓板等破坏形式，应用有限元法分析了不同位置的荷载对铺装层最大拉应力、最大剪应力和表面最大竖向位移的影响，并比较了单轮荷载和双轮荷载作用下铺装层受力的差异。分析表明，水平荷载对铺装层的影响主要体现在剪应力方面，且对纵向剪应力的影响很大；当以铺装层最大拉应力作为设计指标控制铺装层开裂破坏时，单轮荷载的计算结果较双轮荷载的大；当以粘结层的剪切应力作为设计指标控制铺装层的剪切破坏时，双轮荷载的计算结果较单轮荷载的大。     

PP-ECC梁抗弯性能试验研究

为研究聚丙烯纤维水泥基复合材料（PP-ECC）梁与普通钢筋混凝土梁在弯曲荷载作用下力学性能的差异,通过四点弯曲加载,对PP-ECC梁的抗弯性能进行了试验探究. 对PP-ECC梁的弯曲破坏过程进行了阶段划分;基于计算假定和简化后的PP-ECC本构模型推导出PP-ECC梁各阶段的理论临界荷载;通过试验结果对计算模型进行验证,并对比相同配筋率下PP-ECC梁与普通钢筋混凝土梁在抗弯承载力、裂缝发展形态、跨中最大变形以及延性等方面的差异. 研究结果表明:受拉区PP-ECC材料开裂之后并不退出工作而是协同受拉钢筋参与全截面受力;使用简化本构模型计算的PP-ECC梁理论抗弯承载力计算模型精度达到0.83～1.17,具备较良好的精度;PP-ECC梁在达到极限状态时,受拉区呈多裂缝稳态发展,在达到80%极限承载力时,最大裂缝宽度小于0.2 mm;相同配筋率下,PP-ECC梁在每一加载级别的变形、跨中最大变形以及位移延性系数均高于普通钢筋混凝土梁（跨中最大变形和位移延性系数平均提高71.39%和42.84%）,并且随着配筋率的提高,跨中最大变形和位移延性系数下降;配筋率相同时,PP-ECC梁的极限抗弯承载力较普通钢筋混凝土梁平均提高6.09%.      

斜拉桥锚箱式索梁锚固区应力及传力途径分析

为给出索力在主要焊缝间分配的定量描述及主要板件的受力特点和产生应力集中的原因，用有限单元法对锚箱式索梁锚固区应力进行了计算分析．研究表明：锚垫板传递总索力的约20％，其主要作用不是承担索力，而是将索力传给2块锚箱腹板；2块锚箱腹板与箱梁腹板的焊缝传递总索力的约80％，且2条焊缝传递的索力相近，剪应力沿焊缝长度方向呈“马鞍形”分布；各主要板件在面内、面外集中力及弯矩作用下有应力集中现象．     

外倾式部分斜拉桥重庆嘉悦大桥锚固结构试验及受力分析

介绍了重庆嘉悦大桥的主梁结构特点,以及该桥的主梁节段空间应力仿真分析结果,并介绍了为验证计算结果所做的主梁一节段1∶3缩尺模型试验的研究情况。从理论和实践上探讨了PC主梁部分斜拉桥采用特殊索梁锚固结构的可行性,以及锚固结构在超大索力作用下的安全性,得到了一些对设计、施工有益的结论和建议。     

连续刚构桥收缩徐变对桥面铺装应力的影响

大跨径PC连续刚构桥梁的收缩徐变效应,容易诱发桥面铺装时所产生地各种病害。结合甘肃西长凤高速公路泾河特大桥,利用MIDAS/Civil软件计算泾河特大桥的短(长)期收缩徐变效应,分别建立了桥墩与跨中的局部模型,分析了收缩徐变对桥面铺装应力及其变化规律的影响。研究结果表明:收缩徐变的短期效益对桥面铺装影响明显;铺装结构产生较大的纵桥向拉应力,而剪应力较小;与跨中区域相比,桥墩处受收缩徐变影响显著。