润扬悬索桥扁平钢箱梁局部应力的测试与分析

为了计算钢箱梁的局部应力并与现场实测进行对比分析,基于子模型法提出了大跨悬索桥扁平钢箱梁应力分析的数值计算方法.以润扬悬索桥为例,建立全桥的整体结构尺度模型,并通过成桥试验验证了该模型的准确性.选取跨中钢箱梁建立局部构件尺度的精细模型.在局部模型的切割边界,应用子模型法衔接两尺度模型进行钢箱梁局部应力的数值计算,并与成桥静载试验的测试结果进行了对比分析.在此基础之上,系统地总结了大跨悬索桥钢箱梁结构在车辆荷载作用下的工作行为和受力性能.结果表明,钢箱梁顶板U形肋存在较大的应力变化幅值,应作为结构健康监测与疲劳状态评估的重点构件.     

扁平钢箱梁U肋加劲板的加载偏心

以一座主跨1 088 m扁平钢箱梁斜拉桥为例,分析了扁平钢箱梁U肋加劲板加载偏心的大小及对U肋加劲板稳定承载力的影响.首先采用包括梁单元和板壳单元的混合建模方法建立全桥有限元模型,在计算加载偏心的梁段采用壳单元,其他部位采用梁单元.根据有限元方法求得U肋加劲板截面的应力分布,利用积分方法计算U肋加劲板的内力和加载偏心,并将加载偏心对承载力的影响等效为初始几何弯曲.研究结果表明,U肋加劲板的加载偏心率约为0.17,最大为0.35,相当于L/250的初始弯曲,该值远大于规范规定的最大几何偏心,因此计算扁平钢箱梁U肋加劲板稳定承载力时需考虑加载偏心的影响.     

计入局部刚度和稳定约束的钢桥面板优化设计

采用有限元法和优化技术相结合的方法同时解决钢桥面板的局部受力问题与局部稳定问题,其中钢桥面板的结构分析采用等效格子梁法,编制了分析程序;钢桥面板的局部稳定计算采用日本规范.以计入结构材料重量和焊缝体积的结构造价为目标函数,建立了考虑局部受力和稳定容许应力约束的钢桥面加劲板优化分析模型.利用ANSYS软件的优化分析功能,采用可行方向法进行优化迭代分析,并将该方法应用到某钢箱梁的优化分析中.优化结果表明:适当增加横隔板间距、加大顶板和U肋厚度能更有效地满足结构受力和局部稳定要求.优化结果可作为钢箱梁设计的参考.     

面向结构安全评估的大跨斜拉桥基准有限元模型

探讨了以结构安全评估为目标的大跨斜拉桥基准有限元模型建立与修正的策略与方法.采用基于灵敏度分析的模型参数修正方法建立并修正了润扬大桥斜拉桥的整体动力分析模型.在此基础上建立了扁平钢箱梁的局部应力分析模型,并采用子模型方法进行钢箱梁整体尺度与局部尺度之间的跨尺度衔接.分析结果表明,润扬大桥斜拉桥多尺度有限元模型的计算结果与实桥测试结果吻合良好,说明该多尺度模型能够较好地满足桥梁结构损伤诊断与状态评估的技术要求,可以作为该桥结构安全评估的基准有限元模型.     

某简支钢箱梁病害计算分析

某园区主干道桥梁一跨20m跨越现状景观河道,设计右偏角55度,分幅整体钢箱梁.通车不到4年时间内,桥面沥青混凝土更换三次,桥梁检测评定为D级.受建设单位委托,我院调阅该桥竣工图,进行计算分析,计算方法选取平面杆系法和板壳单元法.根据计算结果,本桥按照平面杆系计算,刚度、强度等各项指标均满足规范要求;按照板壳单元法计算,顶板加劲肋应力普遍超标、横隔板应力超标.计算结果显示应力超标部分与实际检测病害位置一致.通过本实际工程案例分析,希望引起桥梁设计者对钢箱梁构造足够的重视,避免出现类似问题.     

压力容器有限元计算中的整体建模方法研究

在压力容器有限元计算中,通常仅针对所关心局部区域进行建模;但局部建模将带来边界条件难以确定的问题。针对一受内压作用的过热器强度计算问题,提出一种实体单元/壳单元混合建模的整体建模方法。对较厚区域,关注的局部区域及结构不连续区域采用实体单元建模;其余薄壁结构用壳单元建模。通过改变实体单元/壳单元连接位置,建立不同的计算模型。计算结果和实测结果比较表明:通过合理选择壳单元和实体单元连接位置,该整体建模方法所得计算应力能与实测应力较好吻合。既避免了局部建模边界条件难以确定的问题,又达到了减小整体模型计算规模,同时保证局部计算精度的目的,为类似的工程问题提供了参考。     

钢桥面板U肋-顶板连接焊缝疲劳细节分析方法

目的对正交异性钢桥面板U肋-顶板连接焊缝的疲劳性能的分析方法进行系统研究,探讨有限元模型中关注细节附近网格划分大小以及疲劳荷载的加载方式对关注细节应力提取结果的影响,确定U肋-顶板连接焊缝细节的应力幅分析过程.方法应用有限元软件ABAQUS建立了局部的钢箱梁节段模型,利用壳单元对U肋-顶板连接焊缝细节进行疲劳分析,与实体单元的分析结果差别不大.结果横向加载分析时,将疲劳荷载布置于U肋正上方、U肋间和U肋腹板上方的加载方式既简化了加载步骤,又能得到细节的实际最不利荷载位置;纵向加载分析时,加载区网格大小不大于50 mm,荷载步大小不大于100 mm时可以得到比较精确的结果;车轮位置与纵肋-顶板连接焊缝横桥向距离大于1 500 mm,或纵桥向距离大于1 500 mm时,对焊缝的影响可以忽略.结论对于U肋-顶板连接焊缝细节应力幅分析过程为:确定各个细节应力最大值纵向加载点位置;在该纵向位置进行横向加载确定细节的最不利横向位置及对应的最不利加载位置;在最不利横向加载位置进行纵向加载得到最不利细节的纵向应力历程曲线,通过应力历程曲线计算该细节的应力幅.     

钢箱梁斜拉桥横向预拱度的设置

梁宽较大的斜拉桥钢箱梁在自重和二期恒载的作用下,在横桥向有着较大的挠度,在设计中必须予以考虑。文章应用Ansys结构计算通用程序中结构分析模块,对钢箱梁就影响横向挠度的多种变量分别进行了计算,并对计算结果进行对比分析,找出了影响该量值的主要因素,以及各变量对钢箱梁横向挠度的影响程度,为以后的设计提供了数值依据。     

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明：较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.     

车载作用下超宽混凝土箱梁自锚式悬索桥静力特性

为了探讨超宽混凝土箱梁自锚式悬索桥在车载作用下的受力状态,通过实桥荷载试验和ANSYS有限元分析,研究了结构整体静力特性以及超宽加劲梁的纵向应力水平及其分布.试验结果表明:在相当于设计汽车荷载水平的试验荷载下,主塔顶横桥向位移较纵桥向明显;受剪力滞效应、横坡及车轮局部效应的影响,超宽加劲梁受力空间效应明显,对称车载作用下加劲梁挠度沿横桥向呈V形变化,最大可达35 mm,偏心车载作用下扭转变形明显;加劲梁顶、底板纵向应力沿横桥向呈不均匀分布,最大纵向应力增量位于顶、底板与内腹板交接处,对称车载作用下顶板纵向应力沿横桥向呈M形变化;偏心车载作用下缆索系统受超宽加劲梁的空间效应影响,两侧索面受力的不均匀性较为明显.     

小半径曲线连续箱梁桥恒载应力的空间分布特性分析

为研究混凝土曲线箱梁桥的空间受力特性,以某主梁宽9.75m、桥长5×18.76 m的城市立交匝道桥为工程背景,利用ANSYS有限元软件计算几种标准跨径的桥梁模型,通过对截面应力进行积分运算获取截面不同区域所承担的内力比例,并以内力比值系数、应力差值和应力比值为评价指标讨论了同跨径下曲线箱梁桥与直线箱梁桥在一期恒载作用下各控制截面弯矩、剪力和应力的差异。研究发现:一期恒载作用下,曲线箱梁顶、底板法向正应力分布不均匀,剪力滞系数最大可达1.35;外侧腹板承担剪力值最大可达内侧腹板的2.65倍;圆心角超过8°时,边跨跨中截面剪力比值系数大于1.1,圆心角超过13°时,边跨支点截面剪力比值系数大于1.13;在恒载作用下,曲线箱梁桥中性轴“倾斜”,在边跨跨中截面外侧出现正应力卸载现象,边跨支点截面内侧出现应力卸载现象。现行普遍使用的梁系有限元法计算结果不能真实反应曲线箱梁的空间受力分布,箱梁各腹板受力和顶底板弯曲正应力的分布在工程设计中应引起足够的重视。     

某在用市政钢箱梁桥检测鉴定技术分析

对某在用市政钢箱梁桥的动力特性、焊缝缺陷、应力和变形、钢构件截面尺寸和锈蚀情况进行了检测,按规范要求验算了结构的整体稳定和局部稳定。综合一系列检测和分析结果,完成了对该结构的安全性和正常使用性的鉴定,得出了该钢箱梁桥的可靠性评级,旨在能为工程的维修和保养提供一定依据,为类似工程鉴定提供参考。     

斜拉桥拉索锚区箱梁的空间应力分析

采用空间板单元对实际的斜拉桥拉索锚区箱梁段进行了有限元计算，绘出了箱梁中各应力分量，分析了各应力分量的危险区域，为实际桥梁的设计与施工提供了可靠的依据。     

曲线匝道箱梁桥现浇施工中支架布置形式分析

支架现浇施工在桥梁工程中运用广泛,但在曲线匝道箱梁桥支架现浇施工中仍存在施工难点,导致支架安全事故频发.针对曲线匝道箱梁桥固定支架整体就地浇筑施工过程中支架受力不均匀问题,总结了三种曲线箱梁桥支架布置方式,以不同支架布置方式、不同桥宽、不同曲率的Midas/Civil曲线匝道箱梁桥有限元模型为对象,通过对比分析不同模型...     

大悬臂薄壁钢挑梁的稳定计算

采用空间板壳单元 ,在施工过程中的几种荷载工况作用下对大悬臂薄壁钢挑梁进行了稳定分析计算 .并针对大悬臂薄壁钢挑梁出现失稳模态 ,提出在设计中值得注意的几点建议 ,为同类桥梁结构的设计提供参考     

不同梯度温度作用下曲线桥梁的温度效应分析

梯度温度作用在曲线桥梁中会产生较大的温度应力,这会影响到桥梁结构的安全性和耐久性.文章采用通用有限元程序ABAQUS建立了某曲线梁桥的空间有限元模型,分析了不同国家规范的梯度温度荷载模式下结构的变形和内力.结果表明:不同温度模式的计算结果差距很大,例如采用新西兰规范、中国规范和英国规范的计算结果较为保守;截面最大主应力出现在中腹板与顶板相交的位置;不同曲率半径下的曲线桥梁横桥向应力极值变化较大,顶板的横向配筋应考虑曲率半径的影响.     

滨州黄河大桥主梁边箱模型试验

滨州黄河大桥主桥是三塔预应力混凝土斜拉桥,主梁为预应力混凝土箱梁.为加强主梁受力的整体性,抵抗静载和动载产生的横向弯矩,横梁结构内设置了横向预应力钢束.进行标准梁段足尺模型试验,观测试验模型横向预应力钢束张拉后,主梁边箱测点的应变,以及模型表面混凝土裂缝的情况.采用空间有限单元法,建立主梁节段的计算模型,对主梁边箱在横向预应力作用下的受力特性进行分析.研究表明,在张拉横向预应力钢束以后,主梁边箱斜腹板中部会出现高拉应力区以及混凝土裂缝.可以采取在边箱上翼板内增设纵向预应力束、增设边箱斜腹板内纵向非预应力钢筋等技术措施来改善边箱斜腹板的受力情况,避免混凝土裂缝出现.     

大跨预应力混凝土箱梁桥施工期腹板开裂研究

为探求一座大跨预应力混凝土箱梁桥施工早期腹板开裂原因,在实桥上进行了水化热测试.基于施工现场同条件养护混凝土早龄期力学性能发展规律的实测结果,应用有限元方法按照实际施工过程建立时变模型,对箱梁混凝土水化热所致的温度场和应力场进行分析,并对预应力张拉进行了模拟.结果表明:水化热计算结果与实测值吻合良好,过高的水化热是引起该桥箱梁腹板早期开裂的主要原因之一,而预应力张拉时结构应力处于较低的水平.     

预应力混凝土连续箱梁桥裂缝成因分析及其长期监测

针对在桥梁建造和使用过程中出现的因裂缝而影响工程质量的问题,通过对一座在使用初期箱梁底板出现裂缝的在役预应力混凝土连续箱梁桥的长期监测、车辆荷载试验以及有限元法模拟分析,探讨了预应力混凝土连续箱梁的裂缝成因及其裂缝对使用性能的影响.结果表明,交通运输量的迅速增长导致了桥梁实际使用荷载超过当年设计荷载,使得箱梁的横向应力超过了混凝土的抗拉强度,是预应力混凝土连续箱梁桥出现纵向裂缝的一个主要原因。     

基于ANSYS某钢桥损伤原因分析

应用大型通用有限元软件ANSYS,对某大桥采用空间板单元建模,计算了该桥在开裂前、开裂后各种荷载工况作用下主桁杆件的内力,重点研究开裂纵梁的受力情况,根据计算结果详细分析了该桥纵梁裂纹产生的原因。