王世成[1]2004年在《桥梁结构非线性温度分析与后处理系统开发》文中提出本文以理论归纳分析为基础，以软件开发完善为目的，对课题组正在开发的桥梁设计软件Bridge Master扩充完善了叁大模块——使用阶段非线性温度计算模块、工程核心数据库模块及部分系统后处理模块。 通过比较分析非线性温度理论的计算方法，开发了非线性温度计算模块，并通过一算例校核计算方法及结果的可靠性，取得预期的效果。 以数据管理和数据库模型分析为基础，针对桥梁软件后处理计算结果的特点选择关系型商用数据库ACCESS为支撑，选择ADO数据模型进行数据库连接，对计算结果进行数据库存储，使工程核心数据库支撑系统得以部分实现。 根据桥梁结构的特点对Bridge Master的后处理模块进行了开发完善，使系统可以通过文本、表格和图形等形式对施工阶段、使用阶段等各种荷载效应进行输出，使用户能够更准确直观的了解结构的受力状态。
童育强[2]2004年在《混凝土结构非线性有限元分析及软件设计》文中指出近半个世纪以来，各国学者在混凝土力学和混凝土非线性分析理论方面进行了大量深入的研究，取得了丰硕的成果。另一方面，随着工程界对混凝土结构的安全性、适用性和耐久性的日益关注，有必要把非线性有限元分析技术运用到实际的混凝土结构。但是如果在实际工程中采用复杂的混凝土本构模型和单元模型，势必加大计算开销，阻碍了这项技术在工程中的广泛应用。 本文是基于混凝土结构非线性有限元分析实用化的考虑，寻找一套能简单精确高效进行混凝土结构非线性有限元分析的方法，充分考虑与混凝土结构施工过程相关的、影响结构非线性行为的种种因素，抓住主要矛盾，忽略一些次要因素，以实现将混凝土非线性有限元分析技术应用到大型实际结构的非线性有限元分析。为此，本文主要进行了以下几个方面的工作。 1．本文首先推导了一种采用混凝土一维本构模型，可以应用于空间有限元分析的退化梁单元。这种的退化梁单元不仅能够精确高效地处理各种截面形式的梁，而且在非线性有限元分析时能够很好地模拟混凝土结构开裂、压溃和钢筋的塑性流动等结构非线性行为。 2．在退化梁单元的基础上，本文对影响结构非线性行为的关键因素进行了分析：预应力问题、空间温度场分析、结构按施工阶段分析和混凝土结构徐变效应等问题。 3．本文开发了一套能够进行混凝土结构非线性有限元分析的有限元计算程序，对大量的算例进行验证分析，说明了退化梁单元能够进行混凝土结构非线性有限元分析和本文提出的对预应力问题、空间温度场分析、结构按施工阶段分析和混凝土结构徐变问题的有限元处理方法的正确性与高效性。 4．本文简单介绍了混凝土结构非线性有限元计算软件“扬华桥梁”。 5．利用非线性有限元计算软件，对两座实际桥梁进行了非线性有限元分析，说明本文开发的非线性有限元计算软件能够应用到实际大型桥梁结构的有限元分析中去。
刘文硕[3]2013年在《高速铁路大跨度钢桁拱桥梁轨相互作用研究》文中研究说明摘要：高速铁路大跨度桥梁温度跨度大、活载作用下梁端转角大,且常承载多线铁路,桥梁与轨道因非线性约束的作用构成相互耦合相互制约的力学平衡体系,梁轨间相互作用是大跨度桥梁与无缝线路设计及安全使用的重要控制因素之一。本文以高速铁路线上的大跨度钢桁拱桥为研究对象,基于大跨度桥梁与轨道结构的非线性空间分析理论,建立了反映线路阻力非线性特性的梁轨一体化空间耦合模型,编制开发了计算模块,考虑了梁轨体系内加载历史的影响,对该类桥梁在温度、活载、地震激励等多场耦合作用下的梁轨相互作用特性和桥上无缝线路轨道结构的稳定性及钢轨断裂进行了研究。本文主要研究内容如下：(1)基于无缝线路纵向阻力的时变特性,推导了纵向阻力的迭代公式,改进了梁轨间纵向阻力的模拟方式,提出了实现线路阻力在无载、有载工况间自由转换的“阻力差值法”,该方法能考虑加载历史对梁轨非保守系统的影响,可对温度滞回、列车过桥、列车桥上制动等过程进行全历程分析。(2)建立了轨道-桥面板-纵横梁-主桁架-墩台-基础一体化的钢桁拱桥梁轨系统空间耦合模型,采用改进的“重迭非线性杆单元”模拟梁轨间纵向阻力,选用考虑卸载的理想弹塑性阻力模型来计入加载历史的影响,模拟了线路的纵、横向阻力及竖向刚度,该模型能更准确地反映轨道、桥面、纵横梁、主桁架、支座、桥墩、桩基等各组成间的关系,可模拟单线行车、多线行车等不同工况,可同时对梁轨间纵向附加力与桥上轨道稳定性进行分析。通过与相关文献算例进行对比,验证了本文模型的可靠性。(3)研究了钢桁拱桥梁轨间各项纵向附加力的特征及分布规律,对考虑加载历史的多荷载耦合非线性分析与线性迭加结果进行了对比性分析,探讨了温度组合工况、行车方向、活载模式、列车编组、制动力率、线路阻力、墩台刚度、临跨桥梁布置、活动支座摩擦力等敏感因素对梁轨纵向力的影响,阐述了钢轨伸缩调节器、轨道结构型式、桥墩上锁定阻尼装置及桥面系型式对无缝线路纵向力的削减机理及优选布置方案。(4)以轨道初始水平不平顺与高低不平顺的耦合为初始条件,对大跨度钢桁拱桥桥上无缝线路的轨道稳定性及钢轨断裂力传递进行了研究,对比研究了考虑梁轨相互作用与否时轨道的失稳状态,探讨了钢轨类型、道床横向阻力、线路竖向刚度及初始不平顺矢度等敏感性因素对桥上轨道结构稳定性的影响,同时对钢轨瞬态断裂过程进行了全历程追踪,对静态、动态断轨力进行了比较。(5)采用改进的Penzien模型模拟桩土效应,编制了人工地震波生成程序,分析了考虑轨道约束与否对大跨度钢桁拱桥梁轨系统自振特性的影响,总结了不同地震动输入模式下(包括地震波频谱特性、场地相位差等)大跨度钢桁拱桥梁轨系统的地震响应,探讨了道床阻力、滑动支座摩擦效应、相邻结构支座布置、墩台刚度等因素对其梁轨系统地震力的的影响规律,并对温度力、制动挠曲力与地震荷载的耦合作用进行了研究,提出设置伸缩调节器、粘滞阻尼器及比选轨道结构型式等梁轨适应性措施。
韦韩[4]2007年在《桥梁抗震计算可视化智能系统研究》文中研究指明桥梁工程是生命线工程，一旦遭到地震破坏，其造成的损失是不可估量的，对重大桥梁必须做抗震设计和抗震性能评价，因此必须非常清楚桥梁结构的动力特性。目前可用于结构动力分析的软件举不胜数，如ANSYS、NASTRAN、SAP2000等。这些软件都是大型通用软件，使用这些软件必须具备深厚的有限元理论基础、结构动力学知识和很强的计算机操作能力，同时还须忍受对有限元模型建模、分析和结果显示等的繁琐过程。研究专门针对桥梁结构的抗震分析系统，简化桥梁结构有限元模型建模过程，同时具备强大的计算功能和结果显示功能，从而使桥梁工程师能够很快上手，具有非常现实的意义。依托西部交通建设科技项目——“桥梁抗震性能评价及抗震加固技术研究”，在大量研究的基础上，依据面向对象设计原理，针对桥梁结构工程的特点，本文研究了桥梁抗震计算可视化智能软件(Bridge Antiseismic System，简称BAS)的整体架构，对采用数据库管理所有结构信息和编制与AutoCAD类似的图形交互系统等内容进行了规划。在此基础上，采用OpenDWGToolkit工具编制完成了BAS系统与AutoCAD软件的链接接口，该接口支持DWG／DXF两种数据格式，支持的AutoCAD版本从AutoCAD2.5到AutoCAD2000版本；根据常见桥梁结构的特点，在BAS系统中编写完成了简支梁桥、连续梁桥、刚构桥和斜拉桥等桥梁模板模块，加快了BAS系统建模的速度；编写完成了BAS快速数据文件读取模块，使核心计算模块研制能够与图形界面开发同时进行，同时也为BAS系统提供了另一种智能的快速建模方式；根据BAS图形系统和核心计算模块的功能设置，完成了核心计算模块与前后处理系统之间的链接接口，并解决了后处理系统读取结果数据文件内存使用过度的问题：根据有限元理论知识，编制完成了核心计算模块，提供了梁、桁架和弹簧等叁种单元，可输入节点荷载、单元荷载、反应谱荷载和加速度时程等，实现了静力分析、振型模态分析、反应谱分析、振型迭加法时程分析和逐步积分法时程分析等功能；将该系统应用到大量的实际工程中，并与通用分析软件SAP2000和MIDAS／Civil进行结果比对，验证了程序结果的准确性。本文研究的BAS系统采用与AutoCAD类似的图形交互系统，配以桥梁模板建模、桥梁杆件设置、与AutoCAD的无缝结合、快速文件建模和网格自动划分等功能，给桥梁结构抗震分析提供了一个新的工具。
孙爽[5]2009年在《新型折线异型钢主梁斜拉桥力学特性数值分析研究》文中研究说明本研究课题是以沈阳市市政工程设计研究院的项目“万科人行天桥”为工程背景。该天桥为独塔斜拉桥,造型独特,平面线型为折线形,主梁断面采用异型箱梁断面,主塔呈锥形,位于主梁外侧折点处,单排布置的斜拉索偏设在主梁外侧。从该天桥结构本身来讲,该桥独特的造型增加了结构分析的难度。如果采用常规斜拉桥的分析方法势必不会得到理想的结果,故研究异型斜拉桥的受力情况是非常重要的,由此本文对其力学特性进行数值分析研究。首先将异型斜拉桥分析分为一般斜拉桥分析与异型斜拉桥分析两个部分,确定了异型钢斜拉桥分析的基本方法。对于一般斜拉桥进行了静力、稳定性及动力分析,对于异型钢斜拉桥在偏心荷载作用下的力学特性进行了分析。根据《公路桥涵设计通用规范》、《城市人行天桥与人行地道技术规范》等相关规范的规定,使用异型斜拉桥的分析理论,采用空间壳单元模拟斜拉桥钢主梁,并选取相应单元模拟桥塔及斜拉索,建立了全桥整体有限元模型。利用大型国际通用有限元软件ANSYS计算该桥在静力荷载作用下的位移、应力等力学特性。根据计算结果,评价了该桥的承载能力。为了了解该桥的动力特性,利用ANSYS软件对其进行模态分析,得出了本桥的各阶自振频率与振型。由于桥梁地震分析的重要性,本文选用反应谱法对该桥进行地震响应分析,结果表明该桥的地震性能良好。本文得出的计算结果、结论和建议为万科人行天桥的设计和施工提供了重要参考依据。
雷宇[6]2008年在《组合梁斜拉桥静力稳定性研究》文中研究说明论文在总结中外学者研究成果和中外设计规范的基础上,结合我国斜拉桥稳定性的研究经验,系统的研究了组合梁斜拉桥施工全过程的稳定性问题。全文在结构和内容上主要分为两个部分:第一部分为组合梁斜拉桥基本理论、混凝土叁维徐变理论,包括第1章～第2章,属于理论与方法;第二部分是实现稳定研究而进行的通用有限元软件接口程序开发和组合梁斜拉桥施工全过程整体稳定、局部稳定、稳定关系的计算与研究,包括第3章～第7章,属于应用与研究。论文主要针对以下多个方面的内容展开工作:1)第1章～第2章,主要研究了斜拉桥与钢-混凝土组合梁的发展历史、应用现状、以及存在的关键技术问题,并基于叁维粘弹性理论对叁维状态下的徐变计算方法做了详细分析与介绍;2)通用有限元计算软件在实现桥梁结构的特殊功能时需要开发专业的接口程序。第3章基于通用有限元软件Abaqus,研究了对斜拉索采用降温法实现目标索力、斜拉索在极限承载力分析过程中实现断裂、梁单元在积分点处施加残余应力的实现方法与过程;施工阶段的状态具有继承性,为了将一种分析的计算结果作为另外一种分析的初始状态,达到计算结果在不同的分析类别之间转换时可以修改材料、增减结构的单元、可以只读取需要的单元结果的目的,开发专业接口程序的方法与过程;3)第4章以具体的工程背景研究了组合梁斜拉桥施工全过程的第一类与第二类整体静力稳定性。参考几座重要桥梁的稳定性研究规律,对斜拉桥施工全过程第一类稳性安全系数与屈曲模态的发展规律进行深入的研究、总结;通过具体的计算实例,研究了不同的施工内容在同一施工梁段内安全系数的变化规律、相同的施工内容在不同梁段内的变化规律;研究不同斜拉索材料对结构整体稳定性的影响;研究了混凝土本构关系对结构第二类整体稳定性的影响;研究结构部件对整体稳定性的影响及其在全过程中的发展规律;针对单主梁与双主梁两种不同的主梁模式,研究两者稳定性的差异与差异的原因;对组合梁斜拉桥稳定性的影响因素,如结构的剪力钉、钢主梁的残余应力、结构的初始状态、单元的安装方式(切线法、零位移法)进行具体的研究,对这些因素的影响程度给予评价;混凝土桥面板具有明显的时变效应,随着时间的变化混凝土要发生徐变,变形受到钢梁的约束,导致组合梁中混凝土桥面板和钢梁的应力重分布,研究了混凝土桥面板的徐变效应对结构稳定性的影响,并对这种影响的程度给予评价;4)第5章以具体的工程背景研究了组合梁斜拉桥施工全过程的第一类与第二类局部静力稳定性问题,主要研究了构件的初始缺陷对于稳定性的影响;研究组合梁斜拉桥施工全过程横梁、锚拉板、桥面板、钢主梁最不利状态下的局部稳定性;5)第6章结合整体稳定性、局部稳定的研究结果得出一些关于施工全过程中整体与局部失稳先后性的结论;采用细化模型(降低单元长度、局部区域精细化)研究整体稳定与局部稳定的相关性;最后,对论文的研究工作进行了总结,指出有待进一步研究的问题,并对此进行了讨论。
张强[7]2009年在《基于GPS技术的悬索桥结构健康监测研究与实践》文中研究表明近年来,随着大型桥梁设计的轻柔化以及结构形式与功能的日趋复杂化,桥梁在建造和使用过程中,由于受到环境、车辆、风、地震、疲劳、人为因素等作用,以及材料自身性能的不断退化,导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时得到检测和维修,轻则影响行车安全和缩短桥梁使用寿命,重则导致桥梁突然破坏和倒塌。为了把握桥梁结构在营运期间的承载能力、营运状态、安全性和耐久性,迫切的需要对桥梁进行结构健康监测研究。基于GPS技术的桥梁结构健康监测,既有效地降低了监测成本,又极大地提高了作业的灵活性,通过对桥梁结构状态的监测与评估,为大桥在特殊气候,特殊交通条件下或运营状况严重异常时触发预警信号,并为桥梁的养护、维修与管理决策,验证桥梁设计理论,改进桥梁设计方法和相应的规范标准提供科学的依据。本文首先分析了大型桥梁结构健康监测的研究现状以及GPS同传统方法的优缺点比较。并对GPS应用于桥梁健康监测中的一些关键技术,如定位原理、坐标转换、数据处理等内容进行概括总结。然后,分析了在环境激励下位移变化较明显的悬索桥结构和受力特征,并在此基础上介绍了清水河悬索桥的工程概况以及ANSYS模态分析得到的清水河悬索桥的振动频率参数。接着,提出了GPS技术应用于桥梁跨度相对较小的清水河悬索桥结构健康监测中的基本框架、设计方法和具体实现的技术。同时采用了FlexPro8数据后处理软件对得到的试验数据进行研究和分析,并对基于窗函数法的FIR滤波器和基于巴特沃斯法的IIR滤波器的性能和滤波效果等进行了比较分析。进而根据所得到的自振频率和ANSYS的理论结果进行了比较,并对清水河悬索桥进行了安全评价分析。最后,对全文进行了总结,并提出了进一步研究工作的方向。
赵卫国[8]2007年在《公路钢筋混凝土梁桥的病害分析与受损后承载能力计算》文中认为公路交通是国民经济的命脉,桥梁是公路的咽喉,桥梁的良好使用状况是公路交通安全的重要决定因素,是保障公路畅通的必要条件。随着公路交通流量增长,桥梁承受着越来越重的负荷。公路桥梁的病害与损伤、承载能力降低、使用性能下降是一个日益严重的问题,桥梁的病害与构件损伤是普遍现象。在各类桥型中,以梁式桥居多。上部结构钢筋混凝土梁的病害对结构使用性能的下降占主导因素。对于存在先天质量缺陷或损伤的梁桥的上部结构,各种损伤、病害对构件承载能力的影响如何考虑,对于其承载能力和安全度如何分析与计算,目前尚没有统一的标准和方法,只能根据破坏程度按个人的经验进行折减和粗略估算,计算精度相当差。为了准确评估病害对梁桥使用性能和承载能力的影响,指导加固设计和桥梁维护管理,本文依托于河北省交通厅《混凝土梁损伤及承载性能研究》的科研项目(课题编号Y-030201)对公路受损钢筋混凝土梁的病害进行了分析,损伤后的承载能力进行了研究。第一步病害分析中先结合桥梁技术状况调查对钢筋混凝土梁的损伤情况及其影响进行深入的调研和分析研究。归纳整理出了公路梁式桥上部结构的典型病害特征。然后对各类型的典型病害的成因、作用机理和对结构物的承载能力、耐久性等使用性能的影响以及各种病害间的交互作用与影响进行了深入的分析和讨论。在损伤后承载能力分析方面,以前文献的钢筋混凝土梁承载能力研究中,以无破损理想状态钢筋混凝土梁受力全过程分析居多,对于病害因素的考虑较少。一些文献即便进行了研究,也只涉及一两种病害影响的分析。但由于公路桥梁使用状态的复杂性和工作环境的多样性,往往在一座桥上,甚至一片梁上常常同时存在多种典型病害,这些病害都能够对承载能力造成较为严重的影响。论文结合实际情况,考虑钢筋混凝土梁各种常见典型病害,建立了全面的受损钢筋混凝土梁有限元分析模型。选择了适合于钢筋混凝土梁承载能力分析的有限元模型和钢筋、混凝土、粘结力、裂缝以及各种典型病害损伤的有限元单元和有限元模拟方法,能够对绝大多数公路钢筋混凝土梁桥病害的影响进行分析,并实现了受力过程的微观、全程分析。在研究过程中,主要进行了如下的创新性工作:一、提出了基于受力特性的混凝土破损病害分类,提出了标准的受力分析方法,分别构造了各类型破损病害的有限元单元模型。二、提出了基于病害调查和力学分析的公路钢筋混凝土梁损伤后承载性能评价方法以及相关指标——损伤承载力和承载力损伤系数。叁、对混凝土腐蚀病害程度进行分级,并提出了各级腐蚀病害的有限元模拟方法,还提出了腐蚀膨胀力荷载效应的有限元分析简易算法。四、对钢筋锈蚀病害发展程度进行了分级,并提出了各级锈蚀病害的有限元模拟方法。
唐堂[9]2008年在《高低塔不对称斜拉桥合理状态索力研究及程序设计》文中提出高低塔单索面不对称斜拉桥结构型式新颖,受力特点区别于传统对称体系斜拉桥体系。为了解其合理成桥和施工状态下受力特点,通过仿真计算,对桥梁的成桥受力状态和施工受力状态进行模拟分析。本文以涪陵乌江二桥为工程背景,运用有限元分析软件Midas/Civil建立空间有限元模型,对该桥合理状态进行研究,同时编写了斜拉桥静力计算程序来解决这问题。本文主要的内容和结论如下:1)运用最小弯曲能量法结合影响矩阵及最小二乘法原理来确定该桥恒载下的合理成桥状态,并考虑活载下的合理成桥状态。计算结果表明该计算方法确定斜拉桥成桥状态是较为合理的。2)采用正装迭代法来确定斜拉桥施工初张索力,并使用差值法修正,取得了良好的效果。通过迭代计算,使正装的成桥索力与合理状态索力基本一致。表明这种方法确定斜拉桥施工状态是合理、有效的。3)斜拉桥合理状态受多种参数影响,本文对影响参数进行了敏感性分析,计算结果表明,梁段重量、几何非线性、混凝土收缩徐变和温度效应对该结构的影响具有特殊性,故应在确定斜拉桥合理状态时考虑上述因素。4)以平面杆系有限元法为基础,运用影响矩阵法以弯曲应变能最小为目标函数进行索力优化,确定斜拉桥成桥理想状态,用正装法确定斜拉桥施工理想状态。并在上述理论、方法的基础上,用面向对象的编程工具Visual Basic结合Visual Fortran编制了相应的计算分析软件。从而可以更方便、快捷地的确定斜拉桥合理状态。
张运波[10]2010年在《薄壁空心高墩的温度效应及其对稳定性影响的研究》文中提出随着我国高速公路和高速铁路的发展,高墩大跨桥梁结构将在深沟峡谷中大量采用。薄壁高墩的大量采用,使桥墩的刚度削弱,柔度增大,致使桥梁整体稳定性尤其施工过程中高墩的稳定性减弱,并且受外界环境影响敏感度增加,比如外界气温变化、太阳辐射、阵风等因素的影响。由于高墩大跨桥梁施工周期长,日照环境温度对薄壁空心高墩施工过程中应力、变形及稳定性的影响不容忽视。本文在研究薄壁空心高墩结构温度场及其温度应力特点的基础上,结合仙神河大桥等实际桥梁工程,对150.07m的八边形空心墩以及97.5m高的双肢薄壁空心墩温度场分布进行了测试与分析,找出了八边形空心墩以及双肢薄壁空心墩温度场的分布规律,并提出了适合八边形空心墩以及双肢薄壁空心墩温度场分布的计算公式,经与温度分布实测数据对比,该公式具有一定的精度和准确性。文中还研究了高墩大跨混凝土桥梁结构与外界环境进行热量传递的机理,在日照辐射以及热传导理论的基础上二次开发了ANSYS软件,利用其自带的程序语言APDL编写了计算日照温度场、温度应力与变形的命令流,通过其界面语言UIDL和TCL/TK将开发的命令流内嵌于ANSYS界面中,实现任意地点、任意时间、任意截面形式的混凝土空心墩在日照温差作用下的温度场分布、温度应力与变形的计算。该程序具备一定的前后处理功能,能够考虑地理经纬度、桥梁方位角和风速等因素,分析任意形状和尺寸的高墩任意时刻的二维日照温度场和温度应力的分布情况。用该程序计算了晋济高速上的仙神河大桥高墩温度场分布,其结果与监控实测值吻合较好。同时,计算结果也表明温度应力值是相当大的。在上述工作基础上,作者还研究分析了温度效应对高墩结构稳定性的影响,结果表明,温度效应对高墩结构稳定性的影响也不容忽视,必须引起重视。论文最后分析讨论了几何非线性对高墩稳定性的影响,建议了增强高墩稳定性的措施,探讨了温度效应对高墩桥梁结构施工监控的影响,可以为高墩大跨桥梁的施工监控提供参考。
参考文献：
[1]. 桥梁结构非线性温度分析与后处理系统开发[D]. 王世成. 长安大学. 2004
[2]. 混凝土结构非线性有限元分析及软件设计[D]. 童育强. 西南交通大学. 2004
[3]. 高速铁路大跨度钢桁拱桥梁轨相互作用研究[D]. 刘文硕. 中南大学. 2013
[4]. 桥梁抗震计算可视化智能系统研究[D]. 韦韩. 交通部公路科学研究院. 2007
[5]. 新型折线异型钢主梁斜拉桥力学特性数值分析研究[D]. 孙爽. 东北大学. 2009
[6]. 组合梁斜拉桥静力稳定性研究[D]. 雷宇. 西南交通大学. 2008
[7]. 基于GPS技术的悬索桥结构健康监测研究与实践[D]. 张强. 西南石油大学. 2009
[8]. 公路钢筋混凝土梁桥的病害分析与受损后承载能力计算[D]. 赵卫国. 长安大学. 2007
[9]. 高低塔不对称斜拉桥合理状态索力研究及程序设计[D]. 唐堂. 重庆交通大学. 2008
[10]. 薄壁空心高墩的温度效应及其对稳定性影响的研究[D]. 张运波. 中国铁道科学研究院. 2010
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