钢系杆拱桥屈曲设计的实用计算方法

为准确分析钢系杆拱桥的屈曲问题,提出了2种基于欧洲规范的实用计算方法。方法1是基于简化梁单元模型建立的,通过求解特征值问题,进行屈曲分析,增加了关于拱肋屈曲长度的经验公式,能更好地表示拱肋横截面及两拱肋之间风撑的面外刚度;方法2是基于简化有限元模型建立的,能够确定结构长细比。为验证上述2种方法的有效性,建立了几座系杆拱桥精细非线性有限元模型,将用方法1和方法2计算的结果同非线性有限元结果进行比较分析。结果表明,采用欧洲规范进行拱桥屈曲设计非常保守;采用方法2的备选公式进行拱桥屈曲设计非常直接且容易,但只宜用于初步设计;采用方法1的简化梁单元模型,可以更精确确定临界屈曲荷载N_(cr);2种方法均应考虑使用屈曲曲线"a",从而可以使桥梁设计得更纤细。     

钢筋混凝土拱桥参数化建模及特征值屈曲分析

针对某在建的150m跨径钢筋混凝土拱桥,利用开发的基于ANSYS的拱桥参数化建模模块,分别采用梁单元和实体单元创建有限元模型。在此基础上进行拱桥的特征值屈曲分析,并对拱轴线类型、桥面结构形式以及拱脚支承形式等影响因素进行了参数分析。分析结果表明:采用梁单元与实体单元进行结构离散,对于拱桥的特征值屈曲的计算结果影响不大。     

基于屈曲分析的连杆截面参数优化

连杆截面设计对轻量化和抗屈曲能力影响大,以经验设计为主,难以获得最优设计,针对这一问题,提出了基于敏感性分析获得优化参数,并通过基于NLPQL优化算法的Isight参数优化获得最优设计方案的优化方法.采用试验设计(DOE)方法确定样本点,获取对屈曲应力和面积贡献度较大的参数;对选取的参数构造优化模型,以截面积最小为目标,以屈曲安全系数不小于1.1为约束条件,得到最优解,保证增重最小情况下截面屈曲安全系数达到1.1.采用有限元Risk法计算连杆抗屈曲所能承受的燃烧压力,进行优化前后结果对比,结果表明,优化后屈服压力提升了14％,极限压力提高了16％,证明了优化方法的有效性.     

商用汽车钢制车轮屈曲的仿真方法研究

商用汽车钢制车轮在使用过程中,由于承受压力载荷过大而导致的结构失稳现象偶有发生。为预测车轮能承受的极限压力载荷,对某型商用汽车钢制车轮在压力作用下的屈曲行为进行了仿真分析,得到该车轮的屈曲临界载荷,并分析了不同因素对车轮屈曲临界载荷仿真结果的影响。对该车轮的屈曲载荷进行了试验测试,通过仿真结果与试验结果对比以及进一步的分析,发现车轮结构中的预应力对其屈曲临界载荷影响较大。所以要对钢制车轮进行屈曲载荷预测,必须充分考虑其初始残余应力的影响。     

单片式前摆臂屈曲分析与优化

前摆臂作为麦弗逊前悬架的重要零部件,担负着至关重要的作用,其结构除满足强度要求外,还要承受一定的屈曲性能,需提前破坏弯曲,起到保护副车架的作用,（超）高强钢与单片式的前摆臂已经成为行业发展的主流结构。文章介绍了前摆臂屈曲性能要求、屈曲分析流程、分析方法、分析工况等,并以某开发车型的前摆臂为例,利用HyperMesh建立其有限元模型,在ABAQUS中进行屈曲计算,研究总结出一系列的屈曲优化方法,计算结果表明优化方法有效,对前摆臂屈曲设计有重要的指导作用。     

马掌坝桥稳定性设计参数研究

马掌坝桥为一座简支梁拱组合体系桥,为研究其稳定性,通过改变结构参数,建立了多个空间有限元模型.采用特征值屈曲分析的方法,得出了在横撑形式、吊杆的非保向力效应、宽跨比等参数下的稳定安全系数,并对其常见的失稳模态进行了探讨.     

上海长江大桥主桥斜拉桥双箱梁节段的三维空间屈曲

上海长江大桥主通航孔桥斜拉桥的桥面结构为中间箱形联系梁连接的分离式双箱梁钢结构体系,具有十分复杂的空间效应,而局部屈曲问题是钢箱梁设计中的一个关键问题。因此,对双箱梁节段的局部屈曲分析是非常有必要的。运用大型结构分析软件SAP2000的三维板壳单元进行建模,模型边界的荷载施加考虑了结构总体分析的真实受力工况,分析得到了一些双箱梁节段的三维屈曲模态及屈曲系数,并且提出了一些对结构设计有价值的建议。     

大跨径波形钢腹板连续梁桥非对称悬臂施工应力及屈曲分析

大跨径波形钢腹板连续梁桥为了减少悬臂施工阶段及运营阶段墩顶箱梁承受的剪力及负弯矩,在设计时通常将跨中一定范围内的箱梁混凝土底板替换为钢底板来减小中跨结构重量,而边跨相对应节段采用满堂支架施工,这种非对称悬臂施工会使桥梁边跨及中跨混凝土应力分布出现较大差异。通过对某三跨波形钢腹板连续梁桥在非对称悬臂施工过程中混凝土应力分布特性及屈曲分析特征值进行分析并得出一些结论,为后续研究提供参考。     

桥梁基桩屈曲机理及其分析方法

讨论了基桩屈曲分析的现有方法,进而在分析基桩屈曲机理的基础上,将桩身视为考虑几何非线性的空间梁单元,利用更新的拉格朗日坐标体系建立有限元方程,并采用弧长控制法求解有限元非线性方程组,对基桩屈曲的几何非线性有限元分析进行了探讨.利用Matlab语言编制了相应的计算程序,以现场木桩压屈试验作为计算实例进行比较,计算表明,程序的计算结果吻合较好,可用于基桩屈曲的几何非线性分析.此外计算表明,地基系数对屈曲荷载的影响明显,随着地基系数的增大,基桩的屈曲荷载也随之增大.     

桥梁基桩屈曲机理及其分析方法

讨论了基桩屈曲分析的现有方法，进而在分析基桩屈曲机理的基础上，将桩身视为考虑几何非线性的空间梁单元，利用更新的拉格朗日坐标体系建立有限元方程，并采用弧长控制法求解有限元非线性方程组，对基桩屈曲的几何非线性有限元分析进行了探讨。利用Matlab语言编制了相应的计算程序，以现场木桩压屈试验作为计算实例进行比较，计算表明，程序的计算结果吻合较好，可用于基桩屈曲的几何非线性分析。此外计算表明，地基系数对屈曲荷载的影响明显，随着地基系数的增大，基桩的屈曲荷载也随之增大。     

大跨径钢箱提篮拱桥空间稳定性分析

随着提篮拱桥跨径的增加,其空间稳定性问题愈发突出,为对大跨径提篮拱桥稳定性以及各稳定性影响因素进行分析,可采用线性屈曲和非线性屈曲2种方法。重庆朝阳复建桥为主跨274 m的中承式钢箱提篮拱桥,通过建立空间有限元模型对结构线弹性稳定及几何非线性稳定进行分析表明:考虑几何非线性因素后结构的1阶稳定系数显著减小,几何非线性对结构稳定性影响显著。对影响结构整体稳定性的因素进行计算分析表明:拱肋内倾角变化对稳定性影响较大,提篮拱内倾角增大,结构的1阶稳定系数增加,但过大的内倾角将导致拱肋扭转失稳;随着矢跨比(宽跨比)的增加,结构的1阶稳定系数增大(减小);横撑、吊杆布置形式对结构稳定性影响较小。     

山区桥梁墩柱长度系数计算方法研究

桥墩的计算长度问题是山区高速公路桥梁设计中的难题。文中以某在建的高速公路桥梁为工程实例,分析探讨桥墩长度系数的计算方法,并介绍目前常用的通过欧拉公式推导长度系数的计算方法,再建立有限元模型进行结构屈曲分析,得到桥墩的计算长度系数。分析比较2种方法可知,结构有限元屈曲分析法能够更准确地考虑桥墩的边界条件及横向联系作用,计算精度更高。     

基于ANSYS的双套拱塔斜拉桥桥塔局部稳定性分析

基于ANSYS对某实际双套拱塔斜拉桥3种桥塔标准尺寸的截面进行特征值屈曲分析,得到3种截面的三阶失稳模态,通过和规范进行对比得到3种尺寸的组合截面稳定安全系数。组合截面钢桥塔极限承载力较大,极限状态下压应力分布更加合理。计算结果表明:双套拱塔斜拉桥桥塔三种板厚节段的屈曲特征值最小值出现在板厚40mm时,数值为7. 33 4,局部稳定满足要求。该双套拱塔斜拉桥桥塔在运营阶段不会出现失稳现象。     

基于ANSYS的钢管混凝土拱桥特征值屈曲分析

在钢管混凝土拱桥的设计中,稳定问题至关重要,该文针对跨径为338m的钢管混凝土拱桥,利用有限元中的参数编程APDL创建有限元模型,进行该拱桥的特征值屈曲分析,结果表明,该拱桥在运营阶段不会出现失稳现象。     

集中荷载作用弹性约束圆弧拱的面内屈曲特性

研究了跨中在集中荷载作用下的两端采用不同径向、轴向弹性约束的圆弧拱的面内稳定性。利用拱结构的变形几何关系和能量变分原理推导了圆弧拱考虑外部集中力、弹性约束边界时的非线性平衡方程,建立了外荷载、结构内力、径向位移三者之间的对应关系,通过定义拱的深浅参数和约束刚度参数对屈曲过程中的荷载-内力、荷载-位移曲线进行了分析,通过屈曲分析进而得到圆弧拱发生失稳时的临界荷载。结果表明:本文方法所得屈曲路径、屈曲荷载与有限元法所得结论吻合良好;另一方面,对集中荷载作用下圆弧拱采用不同径向、轴向弹性约束刚度和结构的深浅程度等结构参数时的屈曲路径、临界荷载进行了分析,结果表明约束刚度和深浅参数对面内稳定性影响显著。     

高承台嵌岩灌注桩屈曲稳定分析的能量法统一解及工程应用

为探讨桥梁工程中高承台嵌岩灌注桩的屈曲稳定特性,假定桩侧地基反力系数呈非线性的幂分布,基于弹性地基梁理论建立桩土体系总势能方程,采用最小势能原理导得桩身屈曲临界荷载与计算长度统一法解答,并据此讨论了地基反力分布、桩身自重、桩侧摩阻力及桩顶自由长度等对桩身屈曲稳定的影响规律。工程应用结果表明,考虑地基反力的复杂分布时,桩身屈曲分析结果更趋合理。     

双轴对称工字钢单伸臂梁的弹性弯扭屈曲

该文对双轴对称工字钢单伸臂梁伸臂端和简支段跨中均受集中力作用时的弯扭屈曲进行了分析;运用能量法推导了单伸臂梁伸臂端和简支段跨中受集中力作用时简支梁的临界弯矩计算公式,并用ANSYS有限元对单伸臂梁进行了特征值屈曲分析,将其分析结果与理论公式计算结果进行分析比较,结果表明计算公式具有较高的精度.     

9000kN运梁车结构强度与屈曲稳定性验算

以高速铁路架桥用的9000kN运梁车为研究对象,运用大型有限元软件对其结构进行强度与屈曲稳定性计算,分析了该运梁车的应力分布,指出其屈曲稳定性的危险部位,为该运梁车结构改进和现场施工监控提供参考。     

圆弧拱的平面屈曲分析

文中采用结构弹性稳定理论与方法,对圆弧拱在均布法向荷载作用下平面内屈曲问题进行求解和分析,得出了等截面两铰拱、无铰拱和三铰拱的临界荷载解析解;通过数值计算与分析,对影响拱结构稳定性的各因素进行了分析与讨论。     

超大跨径悬索桥主缆材料对静风稳定性的影响

为比较碳纤维增强塑料(CFRP)和钢2种主缆材料对超大跨径悬索桥静风稳定性的影响,分别采用三维非线性分析方法及整体特征值稳定性分析方法,对采用2种类型主缆的3 500m跨径悬索桥进行静风稳定性分析。结果表明:CFRP主缆悬索桥扭转振动频率较钢缆结构的要高;2种主缆类型超大跨径悬索桥的静风失稳临界风速均较接近;CFRP主缆悬索桥的各阶屈曲系数均较钢缆悬索桥的要大,具有更高的安全储备。