钢筋混凝土双曲拱桥活载横向分布系数有限元分析

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基于有限元分析钢桁架混凝土组合梁桥的力学性能

基于有限元分析钢桁架混凝土组合梁桥的力学性能

安徽建筑中图分类号:U448.21+1文献标识码:A文章编号:1007-7359(2024)3-0162-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.3.059为了使传统钢桁架桥在结构体系上更趋合理、经济性能更具竞争力,钢-混凝土组合桁梁桥应运而生。

其主要通过剪力连接件将混凝土桥面板和钢桁架上弦杆组合在一起共同受力,目前国内外普遍采用有限元分析对钢桁架-混凝土组合结构的力学性能进行研究。

在模拟方法及模型建立方面,王军文等[1]采用了空间杆系梁单元来模拟钢桁架梁,矩形板壳单元模拟公路桥面板;朱海松[2]运用有限元程序SAP-5进行分析,对主桁架分别采用空间刚接梁单元和空间铰接杆单元两种形式进行建模,对混凝土桥面板则亦采用板壳单元建立;周惟德和陈辉求[3]将组合桁架划分为四个单元,混凝土面板采用板单元,钢桁架的上下弦杆采用钢架单元,腹杆则采用杆单元。

不同学者根据所建得的不同模型得出了有关钢桁架-混凝土组合结构的各种研究成果,为后人提供了坚实的基础和有益的参考。

本文基于有限元软件ABAQUS6.10,依托天津滨海新区西外环海河特大桥主桥(95+140+95)m ,建立有限元模型,比较分析钢桁架-混凝土组合梁桥和纯钢桁架梁桥的力学性能。

1研究对象依托工程为上承式钢桁架-混凝土组合梁桥。

立面简图见图1,节点间距及腹杆高度见表1。

图1组合桁架立面简图2计算模拟方法及模型的建立为了保证模型的收敛性,将桁架杆件均划分为梁单元,将桥面板离散为板壳单元。

混凝土桥面板被看成是各向同性的均质材料,且不考虑钢筋的作用,桥面板既可承受压力亦可承受拉力,且不会开裂而导致刚度降低。

所有构件均在弹性范围内工作,其应力-应变关系符合胡可定律,所有由于加工制造和安装原因导致的缺陷、偏心和残余应力影响均不考虑。

分别计算纯钢桁架结构和钢桁架混凝土组合结构在结构自重+活载(汽车荷载)下的位移和应力。

对结构自重(包括结构附加重力),可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计算确定,桥梁结构的整体计算采用车道荷载,车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。

钢管混凝土拱桥不同拱肋截面恒载+活载作用下静力分析

钢管混凝土拱桥不同拱肋截面恒载+活载作用下静力分析

Cement production 水泥生产13钢管混凝土拱桥不同拱肋截面恒载+活载作用下静力分析张银松(中铁物资集团港澳有限公司, 广东 珠海 519070)中图分类号:TQ172 文献标识码:B 文章编号1007-6344(2019)06-0013-01摘要:本文以某水库特大桥为研究对象,利用大型桥梁专用有限元软件Midas Civil 分别建立了双横哑铃型钢管拱肋缀板填充混凝土、双横哑铃型钢管拱肋缀板不填混凝土、将双横哑铃型拱肋改为桁架拱这3种不同拱肋截面的钢管混凝土拱桥有限元模型。

分析了不同拱肋截面对钢管混凝土拱桥静力性能的影响,对比了不同拱肋组合截面各部分的吊杆内力和拱肋内力的内力变化规律。

关键词:钢管混凝土拱桥;双横哑铃型钢管拱肋;有限元;静力性能1 主桥构造以某水库大桥建立有限元模型,拱桥结构中采用中承式有推力钢管混凝土,有关参数如下:跨径R=248m,矢高比i=1/4,拱轴线采用m=1.5的悬链线。

桥梁全宽为主桥拱肋与桥道系相交部位之间宽度,关于行车道程对称布置,具体参数如下:15m(行车道)+2×(2.75m(拱肋)+0.075m+0.5m(护栏),桥道系全宽16m;为了方便整体桥梁的维护与检修,在吊杆范围内桥道系两侧分别加宽了1m 检修通道,拱肋范围内间距由此增加到18m。

2 设计荷载(1) 结构自重:混凝土重力密度采用26kN/m 3,钢材重力密度采用78.5kN/m 3,沥青混凝土重力密度采用20 kN/m 3;(2) 汽车活载:汽车活载采用公路-Ⅰ级,按四车道加载并以规范的折减值进行计算。

活载冲击系数取0.063;主拱横向分布系数取1.16;(3) 风荷载:静风荷载按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)第4.3.7条计算,基本风速取V 10=24.5m/s;3 恒载+活载作用下静力分析3.1 恒载+活载作用下吊杆内力吊杆是将桥面系承受的荷载通过横梁传到拱肋的重要结构,恒载作用下吊杆内力分布比较均匀,但是由于移动荷载的作用,吊杆的内力分布将会发生较大的变化,为了明确结构正常使用情况下吊杆的内力分布,计算吊杆在恒载+活载工况下的张力数值并与恒载作用下的吊杆张力进行对比。

钢管混凝土提篮拱桥施工阶段有限元分析

钢管混凝土提篮拱桥施工阶段有限元分析

=三 = =
截1 水 槽
图 1 提 篮 拱 主桥 布置 及 提 篮 拱 上 部 结 构 横 断 面示 意
梁 。系梁底 板在 30 m范 围 内上抬 0 5 m 以减 小风 阻 . .
收 稿 日期 :000 —0; 回 日期 :0 0 5 8 2 1-11 修 21- - 0 0 作者简介 : 王剑 (9 8 ) 男 , 17 一 , 山东 蓬 莱 人 , 程 师 。 工
力 。桥 面箱 梁顶 宽 1 . 梁 高 2 5 m。系 梁 吊点处 7 8 m, .
设 横梁 , 横梁 为实 体截 面 。系 梁箱 体 底 板厚 为 2 m, 8e
21 0 0年 第 7期
钢 管 混 凝 土 提 篮 拱 桥 施 工 阶段 有 限元 分 析
5 1
顶 板 厚 为 3 m, 腹 板 厚 为 3 n, 腹 板 厚 为 0c 边 5 o1 中
3 m。 0c
提篮拱 桥按 尼 尔 森 体 系 布 置 吊杆 , 跨 比 为 1 矢 : 5 拱肋 平 面 内矢 高为 2 . , 2 4m。拱肋 采 用悬 链 线 线 型 ,
拱肋横 截 面采用 哑铃 形 混 凝 土 钢 管截 面 , 面高 度 为 截 3 0m, 程等 高布 置 , 管 直 径 12 0mm, 1 m。 . 沿 钢 0 厚 8m
摘要: 广深港铁 路 线广 深段 沙湾 水道特 大桥 为钢 管 混凝 土提 篮拱 桥 , 篮 拱桥 上 部 结 构 可 划分 为 1 提 5个
施 工 阶段 , 该桥 的 l 对 5个施 工阶段 , 别 采 用桥 梁博 士 软件 和 M d s 件 建 立二 维平 面模 型 和 三 维 空 分 ia 软 间模 型 , 行 有 限元 对 比分析 , 进 得到 各 阶段拱 肋钢 管和 拱 肋 混凝 土压 应 力 以及 拱 肋 钢 管 竖向位 移 , 该 对 桥 梁工程 的施 工控 制起 到 了很 好 的指 导作 用 , 为今后 同类工程 的施 工和设 计提 供 了参 考和借 鉴 。 也

基于静载试验的刚架拱桥荷载横向分布系数分析

基于静载试验的刚架拱桥荷载横向分布系数分析
支座 固结 约束 ; 微 弯 板 和桥 面 板 采 用一 定 厚 度 的板 单元 模拟 , 即板单 元与 刚架 拱片共 同承 受荷载 作用 。
2 有 限 元模 型 及 荷 载 横 向分 布 系数
2 . 1 空 间有 限元模 型
采 用 MI DAS有 限元 软件 建 立 刚架 拱 桥 空 间有
响, 在 有 限 元 模 型 中改 变 板 的 厚 度 ( 分别取 6 、 1 2 、
1 8 、 2 4 、 3 O 、 3 6 c m) , 计 算 偏 载 工 况 和 居 中 工 况 下 的
荷 载横 向分布 系数 。有 限 元计算 结果 与实 测结果 对
比见 图 6 " - - 9 。
行道 ) +3 . 3 5 m( 人行道) 。桥 面 系 采 用 矢 跨 比 1 / 1 6 、 厚6 c m 的微 弯 板及 现 浇砼 填 平层 ; 下 部结 构
型对其 横 向分 布 系数 进 行 分 析 , 并 与 弹 性 支 承 连 续
东( 城关 )

采用 钢筋砼 组合式桥 台。团结桥布置见 图 1 和图 2 。
算 。但 是 , 在使 用过 程 中刚 架拱桥 普遍 存 在主 拱 片 、
横 系梁 、 微 弯板 及 桥 面 板 开 裂 现象 。该 文 以 一 座 钢 筋 砼 刚架 拱桥 为背 景 , 利用 有 限元 软 件 建 立 空 间模
装 连续 , 桥 面宽 度 为 3 . 3 5 m( 人 行 道) +1 4 . 3 m( 车
通 常是 把 由横 系梁 和拱 片组 成 的空 间结构 问题 通过
横 向分 布 系数转 化 为平 面结 构 问题 。刚架 拱桥 的荷 载 横 向分 布系 数一 般采 用 弹性支 承连 续梁 法 简化计

基于Midas的双曲拱桥常见裂缝模拟分析

基于Midas的双曲拱桥常见裂缝模拟分析

Vol.8 No.9 Sep. 2018第8卷 第9期 2018年9月The Journal of New Industrialization新 型 工 业 化基于Midas 的双曲拱桥常见裂缝模拟分析谢栋明*,王浩伟(福建农林大学金山学院,福建 福州 350000)摘要:桥梁作为一种立体的交通方式,在我国交通建设中得到了广泛应用。

然而,随着交通量和使用年限的增加,我国现有的许多桥梁都存在有不同程度的病害,桥梁裂缝成为一种不容忽视的典型病害,甚至有的严重影响到了桥梁的正常使用。

本文通过桥梁的有限元分析软件Midas civil 对桥梁裂缝进行模拟分析,并论证其可行性。

关键词:双曲拱桥;病害;Midas;模拟分析中图分类号: U448.22 文献标志码: A DOI: 10.19335/ki.2095-6649.2018.9.023Simulation Analysis of Common Cracks in DoubleCurved Arch Bridge Based on MidasXIE Dong-ming *, WANG Hao-wei(Jinshan college, Fujian Agriculture And Forestry University, Fuzhou, Fujian 350000)Abstract: As a three-dimensional transportation mode, bridges have been widely applied in China's transportation construction. However, with the increase of traffic volume and service life, many existing bridges in our country have different degrees of disease, bridge cracks become a typical disease can not be ignored, and some seriously affect the normal use of bridges. In this paper, the bridge cracks are simulated and analyzed by the finite element analysis software Midas civil, and its feasibility is demonstrated.Key words: Hyperbolic arch bridge; Disease; Midas; Simulation analysis0 引言桥梁作为道路交通的联系和控制部位,在现代交通中发挥着重要作用。

桥梁承载能力检测评定

桥梁承载能力检测评定

法。按表5.4.3评定。
5.5 混凝土中氯离子含量的测定评定 对钢筋锈蚀电位评定标度值为3、4、5的主要构件或主要受力 部位,应布置测区测定混凝土中氯离子含量极其分布,每一被测 构件测区数量不易少于 3个。混凝土中的氯离子含量,可采用现
场按混凝土不同深度取样,通过对样品进行化学分析的方法加以
测定。按表5.5.3评判标准确定氯离子含量评定标度。5 5.6 混凝土电阻率的检测评定 对钢筋锈蚀电位评定标度值为3、4、5的主要构件或主要受力 部位,应进行混凝土电阻率测量,被测构件测区数量不易少于30 个。可采用四电极阻抗测量法测定。根据5.6.3表确定混凝土电阻 率评定标度。
主要测定塔顶水平变位(挂垂球方法或坐标测量)、桥面结
构纵向线形和主缆线形。桥面线形分上、中、下三条线,取 5点或9点测定。
拱轴线和主缆线形,宜按桥跨的8等分点分别在拱背和拱腹、 主缆顶面布设测点,采用极坐标法进行平面坐标和三角高程测量。 对下部结构,测定墩(台)顶的水平变位。 对超静定结构,依据实测的结构几何参数,模拟计算分析确 定当前桥梁结构在持久荷载下的内力和变位状况。
6.2 检算荷载修正
6.2.1 对结构重力,可根据实际调查的结构
重力变异情况,对原设计结构重力进行必 要的调整与修正。 6.2.2 当桥梁需要临时通过特殊重型车辆荷 载,且重车产生的荷载效应大于该桥近期
要求达到的标准荷载等级的荷载效应时,
可按重压浆、漏张、断丝 或滑丝等的检测情况,结合桥梁结构表面开裂和几何参
与横梁、横梁与主梁的连接检算,以及纵梁与主梁间的
横梁区段在最弱截面处的剪应力检算。
6.3.2 对于钢桁梁结构,其承载能力主要按下列各项检算 结果确定: (1) 按杆件截面的强度与总稳定性; (2) 按连接及接头的强度; (3) 承受反复应力杆件的疲劳强度; (4) 联接系的强度与稳定性。

钢筋混凝土桥梁的受力性能分析及优化设计

钢筋混凝土桥梁的受力性能分析及优化设计

钢筋混凝土桥梁的受力性能分析及优化设计钢筋混凝土桥梁作为现代桥梁中的主流形式,具有良好的受力性能,广泛应用于交通建设领域。

钢筋混凝土桥梁的设计和施工对保障公众的出行安全起着至关重要的作用。

因此,钢筋混凝土桥梁的受力性能分析及优化设计显得极其必要。

一、钢筋混凝土桥梁的受力情况钢筋混凝土桥梁的受力情况主要包含:悬臂梁的弯曲、受弯梁的转换、中跨刚架的挠曲和侧向位移等问题。

1. 悬臂梁的弯曲悬臂梁的弯曲是钢筋混凝土桥梁常见的受力形式,其偏转程度主要受到梁距与荷载大小的影响。

在设计与施工中,悬臂梁需满足严格的几何尺寸、质量和材质指标,以满足其承受弯矩的要求。

2. 受弯梁的转换受弯梁的转换是钢筋混凝土桥梁中的另一常见受力形式,其是由弯曲梁靠近支座的位置发生转移而引起。

转化点处,梁所受的受力当量增加,需加强该部位的结构设计。

3. 中跨刚架的挠曲和侧向位移中跨刚架的挠曲和侧向位移是由荷载荷重分布引起的。

在钢筋混凝土桥梁设计中,需要采用合适的构造形式,增加刚性并避免跨中塌陷现象的发生。

二、优化设计方法优化设计通过结构分析和受力计算来选择最优的设计方案。

可以采用有限元分析方法,对钢筋混凝土桥梁的受力情况进行清晰、准确的理解和评估。

此外,优化设计还可以考虑采用轻质高强混凝土、压实混凝土和高性能混凝土等材料,以提高桥梁的耐久性、承载能力和抗震能力。

1. 有限元分析有限元分析是一种在工程领域中常用的计算方法,可以用于求解钢筋混凝土桥梁的受力情况,包括应力、位移和变形。

通过有限元分析,能够更为准确地分析和评估钢筋混凝土桥梁的受力性能,以求取最优的设计方案。

2. 选择合适的材料在钢筋混凝土桥梁的设计过程中,材料的选择是十分重要的。

优质的材料不仅能够提高桥梁的整体性能,还可以延长桥梁的使用寿命。

举个例子,轻质高强混凝土的使用,可以有效地降低桥梁的自重,增加其承载能力。

压实混凝土则可以增加桥梁的耐久性,提高其抗裂性能。

同时,高性能混凝土的使用能够提高桥梁的耐久性和抗震能力,防止桥梁的倒塌或者损坏现象。

双曲拱桥横向分布实用算法探讨

双曲拱桥横向分布实用算法探讨
Au 与 t汽 pl a in o v Ap i c
1 4 7
第 4期
21 0 1年 7月
肋 那边 无法分 配 的数值都 加在最 外边 的肋 上 。根据
反力 分 配 关 系 , 可得 反 力 影 响 线 。 该 法 由文 献 E- II
M l 2 l FM M M M H i
式 中 : 、 分 别 为基本 结 构 中 由单 位 未 知力 x MiN = 1引起 的弯 矩 、 力 ; 、 轴 My N,分 别 为基 本 结构 中 由
对于 跨 连续梁 , 单 位力 P一1作用 在原 结 假设 构 的支座 处 , 表示 此 时支 座 i 的多余未 知 力 ,
公 H i h y Au 与 oi e g wa s 路 t m t汽 plc to s o v 运 in Ap ia
1 2 7
第 4期 21 0 1年 7月
双 曲拱桥 横 向分布 实用 算 法探 讨
童林
( 南省 高速 百 通 建 设 投 资 有 限公 司 ,湖 南 长 沙 湖 400) 10 1
弹 性 系 数 C 表征 裸 拱 拱 顶 弹性 支 承 的 变 形 特
() 3
征, 即单 位支 承力 所 引起 的支 承竖 向位 移 。假 设 各 支 承 的弹性 系数 C为 常 数 , 各跨 即各裸 拱 的抗 弯 刚 度 EI 抗压 刚度 E 中距 Z 、 A、 也为 常数 , a EI / 令 =6 C
表示 P一1作 用 在基 本 结 构 的支 座 时支 座 i 的反
图 3 解 析解 计 算 示 意 图
力, 则对于 一1 个多余 约束 , 可列 出 一1 方程 : 个
( 4
+ ( 1
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行有限元法研究。
l 弹性支承连续梁法
弹 性支承连 续梁法 是在横 向将 桥跨简化 为一根 带悬臂
某 等截面 悬链线 空腹式双 曲拱桥建 于1 7 年 ,跨 度为 97 6v O ,净 矢高7 5 ,拱轴系 ̄r 3 5 a .m a . ,拱 圈为5 波 ,桥宽7 = 肋4 .
8 , 桥 面 为 净 一 m 2 .5 安 全 带 , 桥 台 为 重 力 式 台 ,桥 m 7  ̄ ×0 2m
弹 簧 刚度 K 。
分布系数 ,并将加 固前后 的分布 系数 同采 用弹性支 承连续 梁法得到 的结果进行 比较 ,以期待得 到活载横 向分布系数 从而实现钢 筋混凝 土拱桥 简单的平面 分析代替 繁杂 的空 间
分析。
2 空间有限元分析方法 系数进
分析 精度取决于 所采用 的横 向分布 理论 的适 用性和准 确性


随 着钢 筋 混凝 土 双 曲 拱桥 的加 固处 理 ,拱 桥 的荷 载 横 向
簧 刚度 :F 为力 ; 6为相 应位移 。在平面梁 拱结构 分析计算
模 型 的 跨 中 作 用 一 单 位 力 F I 利 用 杆 系 有 限 元 程 序 分 别求 =,
向 分 布 系数 与 弹性 支承 连 续 梁 法 的 计 算 结 果 进 行 比较 与 分 析 , 总 结拱 桥 平 面 分 析模 型 建 立 的 方 法 。
关键词 :钢筋混凝 土拱桥 ;横 向分布 系数 ;有 限元分析;弹性 支承 连续梁法
F EA fRC u l c i g o Do b eAr h Brd e’ s t r l srb to f a e a ti u i no La Di Lo d
桥梁结构 在活荷载 ( 汽车 、挂车 、履带车 、人 群等 )
作用下 的变 形和 内力等 活载效 应分析主 要 以荷载横 向分布 理论 为基 础 ,将空 间结构 的分析转化 为两个 正交方 向的平
面 分 析 , 这 种 方 法 具 有 概 念 明 确 、 计 算 简 便 的 优 点 ,但 其
MI NG i g I n
( ehg r a ue uo h nI n , h nI n a gDo g 5 4 3 ) t iho db ra f a a g Z a a g Gu n n 2 0 3 h Z i i
Ab ta t Ba e d t ee a l f sr c : s d o h x mp eo RC o b eac rd e Sri f r ig i h sp pe . eltr l itiu i n o a a d u l r hb ig ’ en o cn n t i a r Th ea srb to f o d a d l wa n ls db f r n f rt eb ig ’ Sr i o c ,t a a e ec sa ay e eo ea dat h rd e enfr e i h stk n t omp rs n o n lzn r ef ieee e tmo es e h a io f ay ig t e i t lm n d l a h n b vANS ot r n o tn u e m t lsi up re s am eh d ta Sh lf l ob l h ln E mo e f YS s f wa ea d c n iuo sb a wi ea tcs po tr , t o h ti ep u ui t epa eF d l h t d o d u l r hb ig r s n e . o bea c rd ei p e e td S Ke ds RC o beb i g : Lae a itiu in o a ; F ywor : d u l rd e tr l srb to f o d d l EA; Co t u usb a wihea t u p re s n i o e m t lsi s p o t r n c
的连续梁 ,弹性支承 在各主梁上 。荷载横 向分布 计算可 以
采 用 的 力 学 模 式 如 图 1 示 。 在 这 种 力 学 模 式 中 :认 为 每 一 所
拱 肋 间 的桥 面 系 横 梁 为 弹 性 支 承 在 拱 肋 上 并 且 具 有 一 定 刚 度 的 连 续 横 梁 , 桥 梁 的 荷 载 横 向 分 布 按 弹 性 支 承 连 续 梁 的
分布系数也可 能会相 应地发生变 化 ,本文 在对某钢筋混 凝
土 拱 桥 进 行 空 间 有 限 元 分 析 的 基 础 上 ,确 定 当 桥 面 活 载 不 同 横 向布 置 时 , 各 片 拱 肋 承 担 的 比例 关 系 , 即 其 荷 载 横 向
出每一梁 拱体系 中所求截面 纵梁 的竖 向位 移 6,即可 求出
维普资讯
中 国西 部科技 2 0 1 0 7・ 1
明 兢
( 江 市 公 路 局 ,广 东 湛 江 5 4 5 ) 湛 2 0 5

要 :本文基于 莱钢筋 混凝土双 曲拱桥加 固改造实例 ,分析其加 固前后 活载横 向分布 系数 ,并将 空间有限元 分析 的基础上得到 的横
按弹性 支承连 续梁法计算 荷载 的横 向分布 系数关键在 于弹簧刚度k 的确定。 目前 以来修建的双 曲拱桥 常以三拱 值 肋到 五拱肋 的形式 出现 ,而且 由于机 动车道 、非机动 车道
分 道 ,边 拱 体 系 与 中 拱 体 系 的 整 体 刚 度 略 有 不 同 , 故 其 K 值 应 分 别 计 算 。 根 据 弹 簧 刚度 的定 义K =F/ 。 式 中 : K 弹 6 为
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