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考虑吊杆非保向力效应的钢管混凝土拱空间受力性能试验研究

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建筑结构学报 2017年第S1期38卷 451-456页

作者：韦建刚平建春陈礼榕吴庆雄陈宝春福州大学土木工程学院福建福州350116 福建省交通规划设计院福建福州350004

开展了考虑吊杆非保向力效应的哑铃形截面钢管混凝土单肋拱空间受力性能全过程试验,结果表明:横向加载初期,横向荷载-位移曲线就呈非线性特征,这一非线性特征是由几何非线性引起的;随着横向荷载的增大,面外初始缺陷对拱肋空间受力性能... 详细信息

开展了考虑吊杆非保向力效应的哑铃形截面钢管混凝土单肋拱空间受力性能全过程试验,结果表明:横向加载初期,横向荷载-位移曲线就呈非线性特征,这一非线性特征是由几何非线性引起的;随着横向荷载的增大,面外初始缺陷对拱肋空间受力性能的影响程度逐渐降低。采用经试验结果验证的双重非线性有限元模型,进一步开展了哑铃形截面钢管混凝土单肋拱吊杆非保向力效应的初步分析,结果表明吊杆非保向力效应的存在,可显著提高拱结构空间受力性能,且随着吊杆力的增大,其提升效果愈加明显。

关键词：钢管混凝土拱哑铃形截面吊杆非保向力效应静载试验空间受力性能

大跨径钢箱梁斜拉桥塔梁临时固结空间受力性能研究及方案优化

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大跨径钢箱梁斜拉桥塔梁临时固结空间受力性能研究及方案优化

作者：陈俊良重庆交通大学

学位级别：硕士

现代大跨斜拉桥广泛采用悬臂法施工进行主梁架设,对于漂浮体系斜拉桥常采用塔梁临时固结来承受主梁施工中存在的不平衡力矩。在大跨径斜拉桥临时固结受力分析中,通常使用平截面假定忽略横向分布的梁单元验算方法,通过计算临时固结处支... 详细信息

现代大跨斜拉桥广泛采用悬臂法施工进行主梁架设,对于漂浮体系斜拉桥常采用塔梁临时固结来承受主梁施工中存在的不平衡力矩。在大跨径斜拉桥临时固结受力分析中,通常使用平截面假定忽略横向分布的梁单元验算方法,通过计算临时固结处支座反力后平均分布给临时固结结构的方式验算其结构安全性。在实际工程中,由于主梁结构及临时固结构造差异,临时固结处梁不一定符合平截面假定。不考虑横向分布,均分临时固结处的支座反力亦会导致临时固结的部分结构安全储备富余,而部分结构安全性不足。有鉴于此,本文以重庆丰都长江二桥为工程背景,分析了此在建桥塔梁临时固结空间受力特征,并对其受力原理进行了研究,并对临时固结结构进行了优化设计。具体研究内容如下:1)对重庆丰都二桥临时固结实例进行安全验算,首先采用Midas/Civil有限元软件建立梁单元模型进行北塔的全桥施工过程分析,指出无索施工阶段在整个施工过程中对塔梁临时固结结构最不利,然后进行考虑空间效应的实体单元计算,指出梁单元验算方法的不足,并发现了临时固结处混凝土支墩的横桥向上的外侧支座支反力增长迅速,内侧支座支反力增长值极低甚至不增长这一突出问题;2)提出钢箱梁斜拉桥的塔梁临时固结支座受力分布规律主要受钢箱梁的横截面框架效应的结构影响,并通过Midas/civil分别建立梁单元模型和实体单元模型对其进行了验证;3)通过改变支座位置、确定临时固结中预应力钢束最小预拉力两种手段改善临时固结支座受力;针对内侧支座受力少这一现象,提出了改进施工工艺过程使内侧支座先承担一部分梁体自重和预拉力的方法让支座受力均衡;针对最不利工况荷载特点,提出了分级起吊的施工方法来减小支座受力;4)针对纵向临时限位约束产生的水平力进行研究分析,并提出约束位置变更、设置体外预应力、更换支座垫板三种优化方案,经计算分析确认了更换支座垫板为本实例最佳优化方法。本文研究揭示了以往不被关注的支座引起的过大局部应力及空间效应带来的复杂传力、受力规律,可供相关设计及施工人员参考。

关键词：斜拉桥钢箱梁塔梁临时固结不平衡弯矩空间受力性能方案优化

钢-UHPC轻型组合桥面全过程及空间受力性能研究

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钢-UHPC轻型组合桥面全过程及空间受力性能研究

作者：郑晗湖南大学

学位级别：硕士

为解决传统正交异性钢桥面的铺装层破损和钢结构疲劳开裂这两类病害,湖南大学邵旭东教授提出了一种钢-UHPC轻型组合桥面结构,通过剪力连接件使得密配筋UHPC层与钢面板协同受力,有效降低了钢结构疲劳应力幅,并几乎避免了铺装层破损的发... 详细信息

为解决传统正交异性钢桥面的铺装层破损和钢结构疲劳开裂这两类病害,湖南大学邵旭东教授提出了一种钢-UHPC轻型组合桥面结构,通过剪力连接件使得密配筋UHPC层与钢面板协同受力,有效降低了钢结构疲劳应力幅,并几乎避免了铺装层破损的发生。本文的内容从钢-UHPC轻型组合桥面结构的空间受力性能和全过程受力性能两个方面展开:(1)为研究钢-UHPC轻型组合桥面的空间受力性能,依托洞庭湖二桥项目建立了节段模型进行计算分析,结果表明:组合桥面板在车轮荷载作用下的纵横向受力均表现出明显的局部性。各分析断面的组合桥面板均在轮载作用的横向位置出现横向应力峰值,而在其他区域,各分析断面的组合桥面板的横向应力值相差不大,UHPC层最大横向拉应力为6.76MPa;在荷载直接作用的分析断面,组合桥面板在轮载作用的横向位置出现纵向应力峰值;而在其他分析断面,组合桥面板纵向应力分布均匀,UHPC层最大纵向拉应力为7.2MPa。(2)为探索组合桥面板在轮载作用下,第二、第三体系受力的组成,设计制作了一足尺模型,并进行了静载试验和有限元分析,结果表明:组合桥面在车轮荷载作用下,其横向受力局部效应明显;在车轮荷载影响区域内,组合桥面受力以第三体系为主,相应截面弯矩达到了总弯矩的75%,而在其他区域,第三体系受力所占比重迅速衰减,组合桥面受力以第二体系为主。(3)对足尺模型进行了全过程试验与分析,结果表明:横向全过程试验实测的UHPC层横向开裂应变达到了1798με,根据实测的开裂荷载,采用弹性分析方法得到UHPC层的横向开裂强度为35.3MPa,远大于洞庭湖二桥在设计车辆荷载作用下的6.76MPa的UHPC顶面最大横向拉应力,钢-UHPC轻型组合桥面具有良好的使用性能;开裂后,荷载-位移曲线持续上升,密配筋UHPC层在受拉开裂后表现出良好的抗拉韧性。随着荷载的增加,足尺模型的裂缝宽度增长并不显著,而是裂缝数量及裂缝长度逐渐增多,轻型组合桥面板具有良好的能量耗散能力。峰值荷载时,最大裂缝宽度只有0.07mm,UHPC层在使用期间很难出现受拉破坏。

关键词：正交异性钢桥面钢-UHPC轻型组合结构空间受力性能全过程试验

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高强焊接空心球节点空间受力性能研究

高强焊接空心球节点空间受力性能研究

作者：邱晨北京交通大学

学位级别：硕士

高强钢材大跨空间结构工程日渐增多,因外形新颖别致,其中高强钢构件错综交汇,节点焊缝密集且受力状态复杂,而目前缺乏针对高强空间结构焊接节点的相关研究,尤其缺欠考虑高强焊接节点空间受力性能的设计建议。因此,本文选取大跨空间结构... 详细信息

高强钢材大跨空间结构工程日渐增多,因外形新颖别致,其中高强钢构件错综交汇,节点焊缝密集且受力状态复杂,而目前缺乏针对高强空间结构焊接节点的相关研究,尤其缺欠考虑高强焊接节点空间受力性能的设计建议。因此,本文选取大跨空间结构中应用极为广泛的焊接空心球节点为研究对象,基于钢材微观损伤断裂预测模型,系统开展Q460高强钢材焊接空心球节点空间力学性能及损伤破坏机理研究,力求为大跨空间结构的进一步发展提供科学依据。具体工作如下:(1)采用ABAQUS程序,考虑焊缝、热影响区建立焊接空心球节点的高精度三维实体有限元模型,依据基于微细观断裂预测理论的精细化数值模拟技术,再现了多例前人试验结果,校验了数值分析方法的有效性和准确性。(2)针对高强钢材正放四角锥网格结构节点形式进行系统参数分析。考察了焊接球外径、焊接球壁厚、管径、管厚及杆件角度、杆件轴力比例变化时,节点的应力分布状态和变形特征,获取了节点在空间多向受荷时的极限承载力、刚度和延性响应特性及其主要影响因素。(3)明确了球节点空间受力损伤破坏机理,并提出了更准确的节点承载力计算公式。

关键词：焊接空心球节点高强钢空间受力性能承载力计算公式刚度设计建议

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大跨度V形刚构拱组合桥空间受力性能分析

西南公路 2010年第4期 17-23页

作者：勾红叶蒲黔辉白光亮王君明西南交通大学招商局重庆交通科研设计院有限公司

小榄水道特大桥主桥采用100m+220m+100m预应力混凝土V形刚构与钢管混凝土柔性拱组合桥式结构,大桥全长7686.57m,桥型与跨度在世界铁路桥梁中均居领先地位。首先利用单元生死技术,编制了APDL命令流程序,考虑了混凝土的徐变特性,建立施工... 详细信息

小榄水道特大桥主桥采用100m+220m+100m预应力混凝土V形刚构与钢管混凝土柔性拱组合桥式结构,大桥全长7686.57m,桥型与跨度在世界铁路桥梁中均居领先地位。首先利用单元生死技术,编制了APDL命令流程序,考虑了混凝土的徐变特性,建立施工全过程仿真计算模型。针对吊杆、拱、梁受力比值进行了讨论,系统深入地研究了三片腹板剪应力分布规律,各施工阶段箱梁纵向弯曲正应力,成桥后箱梁纵向弯曲正应力和横向弯曲正应力的分布规律。研究结果表明,该新型组合桥梁结构,梁拱共同受力,结构弯矩效应主要表现为拱受压、梁受拉的受力特性,拱与梁在受力方面的优点得以充分发挥,结构竖向刚度大,外形轻巧。

关键词：桥梁工程大跨度V形刚构拱组合桥施工全过程仿真计算应力分布规律空间受力性能

非对称桥面布置的公铁两用钢桁梁桥空间受力性能研究

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交通科技 2011年第6期21卷 1-3页

作者：崔铁万刘燕飞张国锋程振威刘玥中国市政工程西北设计研究院有限公司武汉430056

缅甸央东伊洛瓦底江公铁两用大桥主桥为连续钢桁梁,主桁内侧布置双车道公路和单线铁路,桥面为非对称布置。由于桥面二期恒载分布和活载的较大差异,造成两片主桁受力不均,通过空间受力性能的研究,解决了非对称桥面的钢桁梁设计问题。

关键词：公铁两用大桥钢桁梁非对称桥面布置空间受力性能横联布置预拱度

地震作用下斜交空心板桥支座竖向受力特性分析及其控制

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南京工业大学学报（自然科学版） 2021年第6期43卷 787-797页

作者：梁峰徐庆超阎宗尧赵安安王阳春李雪红山东高速建设管理集团有限公司山东济南250014 南京工业大学土木工程学院江苏南京211800 山东高速工程检测有限公司山东济南250002

在地震作用下,斜交桥的地震响应特性较正交桥更为复杂。本文运用梁格法研究地震作用下斜交空心板桥支座竖向受力特性,分析斜交角、盖梁刚度、跨径、桥宽以及支座刚度对支座反力分布的影响,并提出控制措施。结果表明:斜交桥的空间扭转效... 详细信息

在地震作用下,斜交桥的地震响应特性较正交桥更为复杂。本文运用梁格法研究地震作用下斜交空心板桥支座竖向受力特性,分析斜交角、盖梁刚度、跨径、桥宽以及支座刚度对支座反力分布的影响,并提出控制措施。结果表明:斜交桥的空间扭转效应显著,整体上表现出钝角侧支座反力明显大于锐角侧,且每块空心板亦表现出相同的变化规律,使空心板及铰缝连接区域产生较大剪力,钝角侧支座易发生超压破坏,锐角侧支座则可能产生脱空。支座受力的不均匀性受斜交角的影响较大,且随斜交角的增大而增强,在设计时应尽量避免出现大斜交角。桥宽和跨径的改变对支座空间受力特性亦有一定影响,随桥宽的增大,地震的空间扭转效应影响减弱;随跨径的增大,各轴线支座反力的差值逐渐增大,空间受力特征愈发明显。盖梁高度和跨度的改变对支座反力的分布影响很小,可忽略不计。对于斜交桥,在各板块钝角和锐角侧分别设置刚度较小和较大的支座,可显著改善支座的受力不均,降低各轴线支座反力的差值,不仅可控制支座超压和脱空,而且可有效降低板内和铰缝区域剪力,改善斜交空心板桥的横向空间受力性能。

关键词：地震作用斜交空心板桥板式橡胶支座空间受力性能支座超压和脱空

基于英国BS5400的预应力混凝土槽形梁结构性能研究

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铁道标准设计 2010年第10期30卷 90-91,98页

作者：郭丰哲苏国明周家新王合希续宗宝中铁第五勘察设计院集团有限公司桥梁设计院北京102600

结合一座国外公路槽形梁的工程设计实例,基于MI-DAS FX+V2.0.0和MIDAS/Civil 2006结构分析软件,选取四面体单元和桁架单元,建立空间实体计算模型,进行了各荷载组合工况下槽形梁空间受力性能研究,并针对槽形截面特点进行了各典型位置的... 详细信息

结合一座国外公路槽形梁的工程设计实例,基于MI-DAS FX+V2.0.0和MIDAS/Civil 2006结构分析软件,选取四面体单元和桁架单元,建立空间实体计算模型,进行了各荷载组合工况下槽形梁空间受力性能研究,并针对槽形截面特点进行了各典型位置的剪力滞效应分析。在此基础上基于BS5400,进行结构性能分析及安全性分析,并总结预应力混凝土槽形梁的优缺点。分析结论可为BS5400规范体系下预应力混凝土槽形梁的设计及计算分析提供参考。

关键词：预应力槽形梁静力计算空间受力性能剪力滞效应性能评价 BS5400

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混凝土箱梁桥剪力滞研究现状与发展

结构工程师 2011年第1期27卷 161-166页

作者：陈鸿鸣乔静宇同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司上海200092

随着我国城市化进程和西部大开发的不断推进,大跨径、宽箱梁桥和曲线箱梁桥在实际工程中得到越来越多的关注,混凝土箱梁桥的空间受力性能问题也开始变得越来越突出,而其中剪力滞效应问题则成为混凝土箱梁桥应用中需要重点研究的内容。... 详细信息

随着我国城市化进程和西部大开发的不断推进,大跨径、宽箱梁桥和曲线箱梁桥在实际工程中得到越来越多的关注,混凝土箱梁桥的空间受力性能问题也开始变得越来越突出,而其中剪力滞效应问题则成为混凝土箱梁桥应用中需要重点研究的内容。对当前普遍采用的剪力滞分析理论进行了介绍和比较,对剪力滞效应研究中的主要模型试验内容及结论进行了综述,并对目前实际工程中采用的主要剪力滞分析方法进行了评述,最后指出了目前箱梁剪力滞研究的主要方向,包括剪力滞综合理论和分析方法的建立、负剪力滞和曲线箱梁剪力滞研究。

关键词：混凝土箱梁剪力滞有限元空间受力性能