ANSYS的脫空鋼管混凝土拱橋極限承載力分析

為研究柔性系桿鋼管混凝土拱橋的極限承載力,以某280m主跨橋為例,借助有限元程序建立空間有限元模型,采用三種不同計算方法對大橋的極限承載力進(jìn)行研究,研究過程中引入考慮套箍效應(yīng)的鋼管內(nèi)混凝土本構(gòu)關(guān)系,得出了不同工況下大橋的極限荷載系數(shù)、破壞模式以及荷載-位移曲線之間的關(guān)系.結(jié)果表明:某特大橋的極限承載力滿足要求,破壞模式均為面外失穩(wěn)破壞;采用線彈屈曲方法和僅考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性的方法均會過高地估計結(jié)構(gòu)的極限承載力,但線彈性方法甚至不能真實的反應(yīng)結(jié)構(gòu)的破壞模式,要準(zhǔn)確評估出拱橋等橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載力,必須考慮結(jié)構(gòu)幾何與材料的雙重非線性.

結(jié)合鋼管混凝土統(tǒng)一理論,研究建立了鋼管混凝土拱橋極限承載力分析的彈性模量縮減法。該方法將鋼管混凝土構(gòu)件視為由組合材料構(gòu)成的統(tǒng)一體,利用組合內(nèi)力作用下的廣義屈服函數(shù)定義單元承載比,并建立承載比均勻度和基準(zhǔn)承載比的計算表達(dá)式,進(jìn)而以單元承載比為控制參數(shù),根據(jù)同一單元在相鄰兩次迭代分析時保持變形能平衡的原則,研究建立了彈性模量調(diào)整策略,能結(jié)合線彈性有限元迭代求解鋼管混凝土拱橋的極限承載力,給出了混凝土強度、含鋼率和矢跨比對鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)極限承載力的影響規(guī)律。

進(jìn)行大跨度鋼管混凝土拱橋的極限承載力分析,需要綜合考慮幾何和材料非線性、混凝土收縮和徐變、溫度變化等多種因素的影響。本文從固體力學(xué)的基本理論出發(fā),建立適于考慮上述諸多因素的復(fù)合梁單元,闡述了基于該單元的鋼管混疑土拱橋極限承載力分析程序的實現(xiàn)方法,并通過與一個啞鈴形截面鋼管混凝土組合式拱肋極限承載力試驗結(jié)果的對比驗證了其可行性。

初應(yīng)力對大跨度鋼管混凝土拱橋極限承載力的影響(1)

鋼管混凝土拱橋肋拱面內(nèi)極限承載力全過程計算機模擬 作者：謝肖禮，趙國藩，鄒存俊 作者單位：謝肖禮(大連理工大學(xué),廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院)，趙國藩(大連理工大學(xué))，鄒存俊(廣 西大學(xué)) 刊名： 土木工程學(xué)報 英文刊名：chinacivilengineeringjournal 年，卷(期)：2004,37(5) 被引用次數(shù)：12次 參考文獻(xiàn)(15條) 1.陳寶春鋼管混凝土拱橋設(shè)計與施工1999 2.秦榮.謝肖禮.彭文立鋼管混凝土拱橋鋼管開裂事故分析[期刊論文]-土木工程學(xué)報2001(03) 3.陳友杰鋼管混凝土肋拱面內(nèi)受力全過程研究[學(xué)位論文]1998 4.鐘善桐鋼管混凝土結(jié)構(gòu)1994 5.韓林海.鐘善桐鋼管混凝土力學(xué)1996 6.韓林海鋼管混凝土結(jié)構(gòu)2000 7.潘友光.鐘善桐鋼管混凝土的軸壓本構(gòu)關(guān)系

鋼管混凝土應(yīng)用于拱橋解決了拱橋材料高強化和拱圈施工輕型化的兩大問題.對于大跨度鋼管混凝土拱橋,由于其寬跨比相對較小,相對剛度較弱,在外界因素作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力除了軸力外,彎矩、扭矩所占的比重較大,容易發(fā)生失穩(wěn)破壞.本文采用有限單元法建立鋼管混凝土拱橋計算模型,研究在自重和滿載工況下鋼管混凝土拱橋的穩(wěn)定性與極限承載力,分析拱橋各階失穩(wěn)模態(tài)及相應(yīng)的臨界荷載,為鋼管混凝土拱橋的設(shè)計提供一定的參考依據(jù).

初始幾何缺陷對鋼管混凝土拱橋極限承載力的影響——考慮拱肋初始撓度缺陷的影響，采用鋼管混凝土組合材料的本構(gòu)關(guān)系，建立鋼管混凝土肋拱計算模型。利用混合法對一具體橋例進(jìn)行了材料與幾何雙重非線性受力分析。通過不同形式和不同大小的初始幾何缺陷下的極限承...

鋼管混凝土拱橋熱脫空理論研究——以彈性理論方法，討論了鋼管混凝土構(gòu)件在水化熱、日照溫度影響下的脫空情況，提出用自預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土解決熱脫空的設(shè)計方法。結(jié)果表明，日照溫差對鋼管混凝土構(gòu)件影響很大，應(yīng)該在設(shè)計中予以重視。

影響鋼管混凝土拱極限承載力的參數(shù)研究——利用有限元分析軟件ansys，對影響鋼管混凝土拱極限承載力的參數(shù)進(jìn)行了研究，詳細(xì)介紹了計算模型的建立，探討了幾何缺陷對鋼管混凝土拱極限承載力的影響，得出了許多有益的結(jié)論，為鋼管混凝土拱的設(shè)計和施工提供了理性...

鋼管混凝土拱橋

鋼管混凝土拱橋資料

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對鋼管混凝土拱橋理論計算中的剛度取值進(jìn)行了討論,對拱橋在正常使用極限狀態(tài)下的靜力和動力特性分析進(jìn)行了闡述,以鄖縣漢江二橋為例,應(yīng)用有限元的方法對中承式拱橋使用階段的受力特性進(jìn)行了計算分析,并運用荷載試驗的方法進(jìn)行驗證.

為采用統(tǒng)一理論法模擬存在脫空情況的鋼管混凝土拱橋的穩(wěn)定性,利用脫粘折減系數(shù)kt對統(tǒng)一理論法中鋼管混凝土的套箍系數(shù)進(jìn)行修正,模擬一鋼管混凝土單拱肋的脫粘現(xiàn)象,并與雙單元法的模擬結(jié)果進(jìn)行對比,得出兩種方法的模擬結(jié)果較為接近,不同脫空率的誤差均在6.5%以內(nèi)。脫空率對標(biāo)準(zhǔn)鋼管混凝土拱橋穩(wěn)定性的影響較大,脫空率從0增加到0.8,穩(wěn)定系數(shù)降低了11.9%,但不影響失穩(wěn)模態(tài)。

圓鋼管混凝土是圓鋼管內(nèi)填充混凝土后形成的一種組合截面構(gòu)件,在工程結(jié)構(gòu)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。本文借助有限元分析軟件ansys,考慮兩種材料本構(gòu)關(guān)系的非線性建立了組合截面短柱在軸壓作用下的非線性有限元模型。并通過數(shù)值算例采用剝離分析的方法,得到了軸壓作用下處于復(fù)雜應(yīng)力場的極限承載力,以及鋼材和核心混凝土軸力分配與縱向應(yīng)變的關(guān)系曲線,與試驗結(jié)果對比相吻合。

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針對鋼管混凝土的缺陷,出現(xiàn)了自應(yīng)力鋼管混凝土,自應(yīng)力對在鋼管混凝土中有重大作用,將對其極限承載力產(chǎn)生很大影響。通過分析自應(yīng)力鋼管混凝土破壞機理,在普通鋼管混凝土受壓構(gòu)件極限承載力計算公式的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)自應(yīng)力鋼管混凝土受壓構(gòu)件極限承載力計算公式,并分析自應(yīng)力值大小對極限承載力的影響。

為了對鋼管混凝土拱橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,利用有限元通用軟件ansys,對一座下承式鋼管混凝土拱橋進(jìn)行了自振特性分析。文章通過變換拱橋的矢跨比和橫撐形式,來討論了它們對結(jié)構(gòu)自振特性的影響。分析發(fā)現(xiàn)該拱橋的振動主要有拱肋的面外橫向振動、橋跨結(jié)構(gòu)整體豎向振動和橋跨結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動;矢跨比對拱橋結(jié)構(gòu)自振頻率影響比較小;"k"形、"米"字形與"一"字形橫撐比較,拱橋結(jié)構(gòu)橫向剛度大幅度增加。因此在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以采用"k"形、"米"字形橫撐來增加拱肋橫向剛度。

鋼管混凝土拱橋橋型分析

大跨度鋼管混凝土拱橋的穩(wěn)定承載力分析

鋼管混凝土拱橋系桿更換數(shù)值分析——在拱橋中系桿承受橋墩同水平推力，是拱橋中的重要構(gòu)件，在拱拱運營過程中，如果防護(hù)不當(dāng)，系桿易銹蝕，需要對其進(jìn)行更換，對銹蝕系桿更換過程進(jìn)行控制是一項不可缺少的工作。本文對四川樂山沙灣大渡河大橋系桿更換過程的結(jié)構(gòu)...

基于齡期調(diào)整有效模量法推導(dǎo)出鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件徐變系數(shù)公式,采用該公式對鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行徐變分析。由徐變預(yù)測結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)比較可知,在ceb-fip78、ceb-fip90及aci209r等3種典型徐變系數(shù)模式中,aci209r模式較其它兩種徐變系數(shù)模式更為合理。采用aci209r徐變系數(shù)模式對1座跨徑380m的大跨鋼管混凝土鐵路拱橋進(jìn)行徐變分析,并與ceb-fip78模式計算結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)論可為其它鋼管混凝土拱橋的徐變分析提供參考。