初始幾何缺陷對鋼管混凝土拱橋極限承載力的影響

有初始幾何缺陷混凝土系桿拱橋極限承載力分析——分別采用線彈性分析方法、幾何非線性分析方法、材料非線性分析方法及雙重非線性(幾何非線性和材料非線性)四種不同分析方法對某系桿拱橋進行極限承載力分析．通過比較四種方法的分析結(jié)果，研究非線性對于分析結(jié)果...

初應(yīng)力對大跨度鋼管混凝土拱橋極限承載力的影響(1)

以某下承式鋼管混凝土拱橋為工程背景,利用大型有限元分析軟件ansys建立了該橋的有限元分析模型,并對荷載分布形式、拱肋含鋼率、橫向聯(lián)系形式及拱軸線類型等因素對該橋承載力的影響進行了分析。

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)進行了研究，詳細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...

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.

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(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

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承載比的計算表達式,進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。

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).

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行徐變分析,并與ceb-fip78模式計算結(jié)果進行比較,結(jié)論可為其它鋼管混凝土拱橋的徐變分析提供參考。

鋼管混凝土拱橋

鋼管混凝土拱橋資料

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影響鋼管混凝土拱橋自振特性的因素有很多,除了拱橋自身的原因,環(huán)境溫度對其也有影響。以下承式鋼管混凝土拱橋為研究對象,基于有限元方法,建立了拱橋三維數(shù)值模型,分析了不同環(huán)境溫度作用下拱橋的振動特性,并根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果,采用指數(shù)函數(shù)給出了環(huán)境溫度與拱橋振動頻率非線性擬合關(guān)系式。計算結(jié)果表明,隨著外界溫度的升高,體系聯(lián)合廣義剛度增大,結(jié)構(gòu)的自振頻率升高;隨著外界溫度的降低,結(jié)構(gòu)的自振頻率降低。當(dāng)環(huán)境變溫相同時,基頻變化率大于同溫度下其他階次頻率的變化率;當(dāng)環(huán)境變溫不同時,同階次振動頻率的變化率隨變溫幅度的增大而增加。給出的溫度-頻率非線性指數(shù)函數(shù)擬合關(guān)系,擬合值與有限元值吻合較好,實用性強。在橋梁檢測時考慮外界溫度變化對拱橋結(jié)構(gòu)自振頻率的影響,可提高檢測結(jié)果的準確性與可靠性。

根據(jù)鋼管混凝土拱橋特點,采用包含初應(yīng)力的實體—空間梁單元法來計算啞鈴型鋼管混凝土拱橋承載力的方法,計算3種啞鈴型拱肋,分析了不同初應(yīng)力系數(shù)、不同含鋼率和不同跨徑的因素對啞鈴型鋼管混凝土拱橋承載力影響規(guī)律,結(jié)果表明,初應(yīng)力導(dǎo)致拱肋的極限承載力下降。

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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。

對鋼管混凝土拱橋理論計算中的剛度取值進行了討論,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行了計算分析,并運用荷載試驗的方法進行驗證.

鋼管混凝土拱橋具有著承載力高、抗震性能且施工方便的優(yōu)點,是當(dāng)前應(yīng)用和發(fā)展較快的一種橋型。隨著中承式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展和完善,其也進一步向著更大的拱徑和規(guī)模發(fā)展,由此帶來給鋼管拱吊裝施工提出了更高的要求,本文主要就此進行分析。

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)。脫空率對標準鋼管混凝土拱橋穩(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)。

鋼管混凝土拱橋?qū)儆阡摗炷两M合結(jié)構(gòu)中的一種,由于鋼管的徑向約束而限制受壓混凝土的膨脹,使混凝土處于三向受壓狀態(tài),從而顯著提高混凝土的抗壓強度,該橋型具有造型優(yōu)美,跨越能力比普通拱橋強的特點,因此較受歡迎。本文闡述了鋼管混凝土拱橋的常用加固方法,并以一座鋼管混凝土拱橋作為工程實例,針對其出現(xiàn)的主要病害提出了該橋的加固整治措施,對加固后的橋梁進行有限元模型分析,對其加固后的承載能力進行評估。