杨霞林[1]2002年在《斜拉桥双箱单室箱形主梁的空间应力分析》文中提出本文对斜拉桥双箱单室箱形主梁进行了空间有限元应力分析。利用大型结构有限元分析程序ANSYS，对叁座大跨度斜拉桥不同长度、不同尺寸的箱形主梁建立了七个有限元模型，并对其进行了空间应力分析。考虑到梁段以外附近区域的作用，在其两端面上施加了由平面杆系结构分析所得的端面内力，另外，索力和预加力(梁纵向、横隔梁横向、斜腹板竖向)也施加在相应的位置，分析了箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。 通过对以上七种工况计算结果的分析，认为在双箱单室箱形主梁中，横隔梁中产生的主拉应力很大，受力极为不利。另外，横隔梁与斜腹板及底板交界处的底板及斜腹板区域，其主应力数值最大，设计中应给予重视。分析还表明，加厚底板对斜拉桥双箱单室箱形主梁应力分布的改善效果最佳。
杨霞林, 李乔, 冉琦山[2]2006年在《斜拉桥双箱单室箱形主梁的空间应力分析》文中进行了进一步梳理利用结构有限元分析程序ANSYS,对两座大跨度斜拉桥不同长度、不同尺寸的箱形主梁建立了6个有限元模型,并对其进行了施工阶段的空间应力分析。考虑到梁段以外附近区域的作用,在梁两端截面上施加了由平面杆系结构分析所得的端面内力;另外,索力和预加力也施加在相应的位置,分析了不同工况下箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。归纳出斜拉桥中此类双箱单室倒梯形截面的应力分布特点及薄弱环节,并提出优化措施。分析表明:加厚底板对斜拉桥双箱单室箱形主梁应力分布的改善效果最佳。
杨霞林, 孙学先, 吴亚平[3]2009年在《斜拉桥箱形主梁直腹板的合理厚度分析》文中提出利用叁维有限元分析方法,建立具有不同直腹板厚度(25、30、35、40、45 cm)的5个箱形主梁有限元模型,分析其空间应力分布特点,归纳出斜拉桥中此类双箱单室倒梯形截面的薄弱环节及斜拉桥箱梁在不同直腹板厚度下的应力变化。考虑到梁段以外附近区域的作用,在其两端截面上施加由平面杆系结构分析所得的端面内力,另外,索力和预加力(梁纵向、横隔梁横向、斜腹板竖向)也施加在相应的位置,分析不同工况下箱形主梁在施工荷载、自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。通过对以上工况计算结果的静力分析,归纳出斜拉桥中此类双箱式截面的应力分布特点,并给出直腹板厚度的合理化建议。分析表明,直腹板厚度为40 cm左右时,主梁的应力分布比较合理。
杨霞林, 李乔, 孙学先[4]2006年在《斜拉桥箱形主梁斜腹板的合理厚度分析》文中研究表明针对斜拉桥中双箱式主梁,采用叁维有限元分析方法,建立具有不同斜腹板厚度(18 cm,24 cm,30 cm,35 cm,40 cm)的5个箱形主梁有限元模型,分析其空间应力分布特点,归纳出斜拉桥中此类双箱单室倒梯形截面的薄弱环节及斜拉桥箱梁在不同斜腹板厚度下的应力变化。考虑到梁段以外附近区域的作用,在其两端截面上施加由平面杆系结构分析所得的端面内力,另外,索力和预加力(梁纵向、横隔梁横向、斜腹板竖向)也施加在相应的位置,分析了不同工况下箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。通过对以上工况计算结果的静力分析,归纳出斜拉桥中此类双箱式截面的应力分布特点,并提出斜腹板厚度的合理化建议。分析表明:斜腹板厚度为30 cm左右时,主梁的应力分布比较合理。
杨霞林, 周洁华[5]2003年在《斜拉桥箱形主梁底板厚度的参数分析》文中指出对斜拉桥不同底板厚度的箱形主梁建立了五个有限元模型,并对其进行了施工阶段的空间应力分析.通过分析,归纳出斜拉桥中此类双箱单室倒梯形截面在不同底板厚度下的应力变化,并在此基础上提出合理化设计及优化措施,以望对今后斜拉桥主梁的设计和施工提供一定的参考.
杨霞林, 李乔, 吴亚平[6]2007年在《斜拉桥箱形主梁尺寸的优化分析》文中认为针对斜拉桥中采用的双箱式主梁,改变斜拉桥箱形主梁的底板厚度、斜腹板厚度以及斜腹板倾斜角度,利用结构有限元分析程序ANSYS,对不同情况下的箱形主梁建立了有限元模型。考虑到梁段以外附近区域的作用,在其两端截面上施加了由平面杆系结构分析所得的端面内力,另外,索力和预加力(梁纵向、横隔梁横向、斜腹板竖向)也施加在相应的位置,分析了不同工况下箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。给出了斜拉桥箱形主梁的底板厚度、斜腹板厚度及斜腹板倾斜角度的合理化建议。分析表明:当底板厚度为30 cm左右,斜腹板厚度为30cm左右,斜腹板倾斜角度为150°~152°时,主梁的应力分布比较合理。
杨霞林, 冉琦山[7]2004年在《斜腹板倾斜角度对斜拉桥箱形主梁应力的影响》文中提出利用结构有限元分析程序ANSYS,改变斜拉桥的斜腹板倾斜角度,对不同情况下的箱形主梁建立了五个有限元模型.分析了箱形主梁的应力分布特点,归纳出斜拉桥中此类双箱单室倒梯形截面的薄弱环节及斜拉桥箱梁在不同斜腹板倾斜角度下的应力变化.考虑到梁段以外附近区域的作用,在其两端面上施加了由平面杆系结构分析所得的端面内力,另外,索力和预加力(梁纵向、横隔梁横向、斜腹板竖向)也施加在相应的位置,分析了不同斜腹板倾斜角度下的箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应.通过对以上工况计算结果的分析,得出了一些结论,给出了斜腹板倾斜角度的合理化建议,以望对今后斜拉桥主梁的设计和施工提供一定的参考.
李艳凤[8]2013年在《单索面PC斜拉桥主梁剪力滞效应分析研究》文中进行了进一步梳理在桥梁结构设计中,由于箱形梁腹板的剪力流向翼缘板传递滞后,从而使翼缘板存在着剪力滞效应。剪力滞效应引起的应力不均匀性会对箱梁的设计工作带来不利影响,若没有考虑剪力滞的效应,就可能出现一些不可挽回的后果。特别是对于斜拉桥这种复杂的结构体系,在施工过程中随着施工阶段的推进,结构体系不断发生变化,在结构合拢和斜拉索全部张拉完成后,斜拉桥成桥状态的几何线形和内力状况均发生了变化。在成桥阶段,斜拉桥在活载作用下的结构内力是一个复杂的空间问题,在不均匀加载的情况下,存在扭转、畸变等效应,使得受力分析更加复杂,用一般的箱梁计算理论进行分析存在一定的困难。目前工程中采用有效宽度代替翼缘实际宽度的方法考虑剪力滞对箱梁的影响,我国桥梁规范规定了对简支梁、连续梁和悬臂梁等特定结构有效宽度的计算方法条款,但没有明确对斜拉桥设计的规定。国外规范虽然对翼缘有效分布宽度有详细的规定,但也没有适用于斜拉桥主梁的条文,说明对于这种复杂结构的剪力滞有待进一步的研究。本文以富民桥为工程背景,对单索面PC斜拉桥主梁剪力滞效应进行了系统研究,在数值分析和模型试验的基础上,进行对比。通过能量变分法和比拟杆法对箱梁剪力滞效应进行了分析,提出在压弯荷载作用下,单索面斜拉桥主梁截面受力复杂、主梁截面剪力滞系数与弯矩和轴力的比值有关。依据相似理论,对单索面PC斜拉桥主梁剪力滞效应进行全桥施工阶段受力情况全过程模拟及成桥后模型试验研究。在模型实验的基础上,用大型有限元软件对富民桥进行全桥叁维有限元分析,研究施工过程中结构自重、斜拉索索力、施加挂蓝等荷载作用下的主梁截面应力特性及剪力滞效应。对比模型试验结果及数值计算结果,提出在单索面斜拉桥成桥阶段分析中,采用规范规定的有效翼缘宽度的取值来考虑主梁剪力滞效应的平面杆系分析方法是合理的,数值分析结果是可靠的；确定了施工阶段张拉索力时,拉索张拉区域剪力滞效应明显、远离拉索作用点过渡为普通弯曲箱梁腹板与翼缘交界处剪力滞突出的特点,施加挂篮荷载时,主梁截面产生负剪力滞效应。通过数值分析,确认了单索面斜拉桥施工阶段平面分析中,采用现行桥规有效翼缘宽度取值来考虑主梁剪力滞效应的方法存在一定问题,提出了应对不同位置的梁段采用不同的剪力滞系数进行结构分析。
张强[9]2006年在《澳门西湾大桥设计的若干关键技术问题研究》文中进行了进一步梳理西湾大桥是世界首座双层交通预应力混凝土斜拉桥。该桥上层设置双向6车道,下层分阶段设计近期为双向4车道。为了满足交通及台风期间通行等要求,大桥设计采用了无横隔板设计,并在腹板上开设通风、排烟的孔洞。取消横隔板势必引起箱梁抗扭刚度的下降,且不符合国内外技术规范对此类结构的有关规定;腹板开洞将会产生应力集中,有可能引起不安全后果。为了安全、可靠地完成这个新型桥梁结构的设计,本文以有限元法为基础,采用多种大型有限元分析软件对澳门西湾大桥结构体系的各种工况进行了分析研究,研究结果为该大桥顺利建成和运营奠定了基础。本文的主要成果为:1、空间应力分析。基于ANSYS分析平台,用空间杆单元模拟索及预应力筋,分别采用实体单元和板单元两次建模模拟箱梁,建立了两个不同的大桥实体空间分析模型。在此基础上,采用对比计算的方法,分析了该桥在各种工况下的整体结构应力、局部梁段应力和孔口局部应力以及大桥的整体应力和位移。计算结果为大桥整体设计提供了可靠的依据。2、箱梁横向内力分析。由于双层承载,箱形截面需承受较大的荷载。作者采用框架分析法对箱形截面的横向内力进行了分析。计算结果为大桥箱梁的截面设计提供了可靠的依据。3、稳定分析。稳定分析是斜拉桥设计的重要组成部分。基于ANSYS分析平台,,分别采用整体和局部有限元模型,分析了施工、运营2个工作阶段、6种荷载工况及塔、梁相交处不同边界条件下结构的稳定。获得了澳门西湾大桥在预期的荷载作用下结构的整体失稳模式、箱梁局部失稳模式,对塔、梁相交处不同边界条件对其稳定安全系数的影响进行了研究。分析结果为大桥的稳定性控制设计提供了技术参考。4、抗震计算。在动力特性分析基础上,建立了澳门西湾大桥地震运动方程。为准确和全面地掌握该桥的地震响应特性,分别采用板壳单元和空间梁单元对主梁进行建模,先后采用我国公路工程抗震规范指定的反应谱和地震安全评估报告提供的反应谱进行计算。通过结果比较,制定了该桥抗震设计策略。5、抗风计算。通过大桥的静风计算和风动力计算,建立了大桥抖振运动方程;基于ANSYS分析平台,根据模拟的脉动风谱,计算了成桥状态以及施工最大悬臂状态的抖振响应;采用Van der put和Herzog公式估算该桥的弯扭耦合颤振临界风速以及分离流扭转颤振临界风速,验算了大桥的风动力稳定性;对台风期间箱内行车进行了安全性分析。在无现成工程经验可借鉴的情况下,西湾大桥的设计突破了国内外现有规范的若干规定,实现了多项技术上创新。大桥已于2005年1月10日开放通车,一年多的运营状况验证了桥梁设计的可靠性及本文研究成果的有效性。它的建成为世人增添了一个极具个性的建筑精品。本文研究程序也为类似工程的设计提供了有价值的参考。
张玉平[10]2014年在《多塔空间索斜拉桥施工控制关键技术研究》文中提出多塔空间索斜拉桥以其结构造型美观、对通航、地形和地质状况适应性强,抗扭和抗风性能好等优点越来越受到青睐。以往多塔空间索斜拉桥的研究主要集中在多塔斜拉桥的结构体系、刚度提高措施和结构设计等方面,而在其施工控制方面的研究相对较少,尚有不少问题值得深入研究和完善。本文主要以嘉绍大桥六塔空间索斜拉桥和马鞍山长江公路大桥叁塔空间索斜拉桥为背景,围绕施工过程中无铺装层箱梁温度场、合理施工状态和合理成桥状态确定、斜拉桥参数灵敏度分析与重要工序论证、空间四索面斜拉索索力横向分配方案确定、箱梁剪力滞效应、施工临时荷载下钢箱梁局部受力行为等施工控制方面的相关问题开展了-系列研究,主要工作与成果如下：(1)针对我国桥涵设计规范未给出无铺装层钢箱梁、混凝土PK断面梁日照温度梯度和采用实测方法确定其温度梯度工作量大的不足,通过杭州江东大桥钢箱梁和马鞍山大桥混凝土PK断面梁竖向温度场的数值计算和实桥测试,提出了无铺装层钢箱梁和混凝土PK断面梁的竖向温度梯度。可推广应用于我国无铺装层钢箱梁和混凝土PK断面梁日照温度场的确定。其中,无铺装层钢箱梁竖向温度梯度经广州东沙大桥钢箱梁日照温度场实测验证。影响两种主梁竖向日照温度梯度因素的研究表明：太阳辐射吸收率对其影响较大,风速对其影响相对较小。本文确定的竖向温度梯度对无铺装层钢箱梁应力和线形的影响显着。(2)针对目前斜拉桥合理状态确定中先确定合理成桥状态再确定合理施工状态计算难以闭合或计算繁琐且工作量大的问题,提出了确定斜拉桥合理施工状态与成桥状态的合二为—法。基本思路为：根据规范和设计确定的施工过程和成桥状态下控制参数的容许范围,综合利用结构自重恒载平衡法、结构应力和塔顶偏位控制法确定斜拉索初张力初值,利用正装迭代法确定斜拉桥索初张力和调索索力,使桥梁各施工工况结构内力状态均满足规范和设计要求,使成桥后作用效应组合应力符合规范和设计要求且有一定的安全储备。(3)针对用横梁连成整体的双幅主梁空间四索面斜拉桥索力横向分配问题,根据力学基本原理,进行单幅主梁施工节段的横桥向静力分析,引入扭矩平衡条件,推导了四索面斜拉索初张拉和成桥状态内外侧索力比值确定公式,提出了四索面斜拉桥索力横向分配的零扭矩法。基于零扭矩法索力计算公式确定的嘉绍大桥主梁施工过程和成桥状态的内外侧索力比值差别不大,可按照所得的施工过程或成桥状态内外侧斜拉索索力比值(任选其一)确定斜拉索初张力和调索索力内外侧索力比值。对内外侧索力比值的影响因素分析表明：在重量参数中钢箱梁重量影响较大；在几何参数中桥面吊机沿横桥向至剪切中心水平距离影响较大。桥面吊机在纵桥向移动过程中应尽量保持横桥向位置不变和定位准确。(4)基于有限元的多塔空间索斜拉桥参数灵敏度分析表明：为满足施工控制的需要,多塔钢箱梁斜拉桥桥梁纵向主边跨斜拉索的索力差、多塔混凝土箱梁斜拉桥箱梁板厚和桥面铺装厚度叁项指标的施工精度和控制标准应设置比桥涵规范更为严格。基于有限元的工序论证计算表明：除了边跨桥面吊机拆除时机可以在主梁施工过程中变动以外,其余工序均应在主梁施工前确定,不宜临时变化。(5)基于能量变分原理,综合考虑箱梁横截面正应力轴向平衡条件和剪切变形的影响,构建了包含参数m(即不同幂次)的新剪力滞翘曲位移函数。以所得应力均方误差与挠度均方误差为精度标准,计算分析了不同m值抛物线下新构建剪力滞翘曲位移函数的适应性,得出了二次抛物线形式较为精确合理的结论。通过典型位置所得应力值的比较,进一步分析了新构建剪力滞翘曲位移函数(m=2)的适应性和精确性。针对所得集中荷载作用下简支箱梁翼缘悬臂板最外端应力有较大偏差的情况,通过应力曲线拟合,得到了集中荷载作用下简支箱梁悬臂板的应力改进公式。针对斜拉桥混凝土PK断面梁,基于新构建的剪力滞翘曲位移函数理论分析、实体单元有限元分析和实桥测试等的结果对比验证了新构建的剪力滞翘曲位移函数的适用性。(6)针对施工临时荷载大于运营状态下结构设计荷载的实际情况,分析了桥面吊机等施工临时荷载作用下的钢箱梁力学响应,确定了钢箱梁在临时荷载作用下应力较易超标和失稳的工况,建议将大型临时荷载纳入桥涵设计通用规范所列“作用”,并重视进行其施工过程中的强度和稳定性方面的验算。
参考文献：
[1]. 斜拉桥双箱单室箱形主梁的空间应力分析[D]. 杨霞林. 西南交通大学. 2002
[2]. 斜拉桥双箱单室箱形主梁的空间应力分析[J]. 杨霞林, 李乔, 冉琦山. 中国公路学报. 2006
[3]. 斜拉桥箱形主梁直腹板的合理厚度分析[J]. 杨霞林, 孙学先, 吴亚平. 铁道学报. 2009
[4]. 斜拉桥箱形主梁斜腹板的合理厚度分析[J]. 杨霞林, 李乔, 孙学先. 铁道学报. 2006
[5]. 斜拉桥箱形主梁底板厚度的参数分析[J]. 杨霞林, 周洁华. 兰州铁道学院学报. 2003
[6]. 斜拉桥箱形主梁尺寸的优化分析[J]. 杨霞林, 李乔, 吴亚平. 公路交通科技. 2007
[7]. 斜腹板倾斜角度对斜拉桥箱形主梁应力的影响[J]. 杨霞林, 冉琦山. 兰州交通大学学报. 2004
[8]. 单索面PC斜拉桥主梁剪力滞效应分析研究[D]. 李艳凤. 东北大学. 2013
[9]. 澳门西湾大桥设计的若干关键技术问题研究[D]. 张强. 华中科技大学. 2006
[10]. 多塔空间索斜拉桥施工控制关键技术研究[D]. 张玉平. 长沙理工大学. 2014
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