桥梁结构理论与计算方法 桥梁结构温效应理论
- 格式:pptx
- 大小:1.22 MB
- 文档页数:73
***桥梁仿真单元类型 (1)一、建议选用的单元类型 (1)二、常见桥梁连接部位 (2)三、桥梁基础的处理方式 (2)***桥梁常见模型处理 (2)一、桥梁中常用的模型可以用相应的单元 (2)二、桥梁建模要综合运用各种合适的单元 (3)三、选用合适的分析方法 (3)施加预应力的方式 (3)一、预应力的模拟方式 (3)二、建立预应力的模型 (5)***土弹簧的模拟 (5)***混凝土的模拟 (5)工况组合 (6)一、典型的荷载工况步骤 (6)二、存储组合后的荷载工况 (6)风荷载的确定 (7)地震波的输入 (7)初应力荷载 (8)Ansys可采用两种方法来实现铰接: (8)AUTOCAD模型输入 (9)用ANSYS作桥梁计算十三(其他文件网格划分) (12)(一)时间选项 (13)(二)子步数和时间步大小 (13)(三)自动时间步长 (14)(四)阶跃或递增载荷 (14)关于阶跃载荷和逐渐递增载荷的说明: (14)一、用于动态和瞬态分析的命令 (14)二、非线性选项 (14)三、输出控制 (15)重新启动一个分析 (16)一、重启动条件 (16)二、一般重启动的步骤 (17)三、边界条件重建 (17)在Ansys单元库中,有近200种单元类型,在本章中将讨论一些在桥梁工程中常用到的单元,包括一些单元的输人参数,如单元名称、节点、自由度、实常数、材料特性、表面荷载、体荷载、专用特性、关键选项KEYOPl等。
***关于单元选择问题这是一个大问题,方方面面很多,主要是掌握有限元的理论知识。
首先当然是由问题类型选择不同单元,二维还是三维,梁,板壳,体,细梁,粗梁,薄壳,厚壳,膜等等,再定义你的材料:各向同性或各向异性,混凝土的各项’参数,粘弹性等等。
接下来是单元的划分与网格、精度与求解时间的要求等选择,要对各种单元的专有特性有个大概了解。
使用Ansys,还要了解Ansys的一个特点是笼统与通用,因此很多东西被掩盖到背后去了。
温度变化对桥梁的影响摘要:本文以某铁路特大桥为背景阐述了温度变化对桥梁的影响,并采用不同的温度模式,利用大型有限元软件MIDAS-CIVL进行计算、分析,最后根据计算结果给出了解决温度对桥梁影响的措施。
关键词:铁路桥梁温度应力裂缝Abstract: this paper is based on the the project of a railway bridge. It presents the influence of temperature on the mechanic behavior of the project. Different temperature mode are adopted. Finite element models by MIDAS-CIVL are developed to take into analysis. Construction measures are proposed to solve the problem of temperature influence .Key word: railway, bridge, temperature, stress, crack1 概述桥梁结构以及施工工艺的特点,使其在高速铁路中广泛应用,尤其是在峡谷、河流、跨公路的地方桥梁几乎成为了跨越障碍唯一的结构形式。
然而桥梁投入使用之后,风力、温度等外界因素尤其是温度对桥梁的影响越来越受到设计、施工以及运营阶段保养与维修人员的重视。
国内外也有很多因为温度应力的影响而破坏的例子。
温度对桥梁的影响主要表现在横向、纵向位移的变化和梁体裂缝的出现,并且现在普遍认为温度应力已成为混凝土梁出现裂缝的主要原因之一。
因此,温度对桥梁的哪一部位影响较大并采取怎么样的措施就显得尤其重要2 温度场的主要影响因素及其分布特点2.1 外部因素混凝土在施工阶段,外界气温的变化影响是显而易见的。
因为外界气温愈高,混凝土的浇筑温度也愈高,而如果外界温度下降,会增加混凝土的降温幅度,特别是气温骤降,会大大增加外界混凝土与内部混凝土的温度梯度,这对大体积混凝土是极为不利的。
《高等桥梁结构理论》教学大纲
课程编号:1321007
英文名称:Advanced Structural Theory in the Bridge
课程类别:学位课学时:60 学分:3 适用专业:土木工程
预修课程:有限元理论与程序设计、桥梁工程
课程内容:
《高等桥梁结构理论》主要介绍桥梁结构的力学理论和分析方法。
介绍桥梁设计计算公式的由来和规范条文的理论依据,从原理上和问题的本质上去认识桥梁结构的受力性能。
课程的主要内容包括:长悬臂行车道板计算理论;薄壁箱梁计算理论;曲线桥计算理论;斜桥计算理论;混凝土的收缩、徐变及温度效应理论;混凝土的强度、裂缝及刚度理论;钢桥的计算理论;桥梁结构几何非线性计算理论;大跨度桥梁的稳定理论。
目的是使学生运用已经掌握的数学力学知识,在解决桥梁结构的基本力学问题时,能够获得比较满意的结果。
学习的重点在于掌握桥梁结构基本分析理论、掌握大跨径桥梁用高性能材料的性能、掌握大跨径桥梁结构模拟分析方法等。
教材:
项海帆. 高等桥梁结构理论. 北京:人民交通出版社,2001
参考书目:
1. 杜国华. 桥梁结构分析. 上海:同济大学出版社,1997
2. 张士铎. 桥梁设计理论. 北京:人民交通出版社,1984
3. 范立础. 桥梁工程. 北京:人民交通出版社,1987
4. 李国豪. 桥梁结构稳定与振动. 北京:中国铁道出版社,1992
考核方式与要求:
课程论文。
桥梁结构计算汇总桥梁结构计算是指对桥梁进行力学计算和结构分析,以确定其安全可靠性及合理性的过程。
桥梁结构计算通常包括静力分析、动力分析、疲劳分析和地震响应分析等。
以下是对桥梁结构计算的汇总,详细介绍了桥梁结构计算的主要内容和方法。
静力分析是桥梁结构计算的基础,主要通过静力平衡方程来计算桥梁的受力状态。
在静力分析中,需要考虑桥梁受力的各种载荷形式,如自重、交通荷载、温度荷载等。
同时还要考虑桥梁结构的几何形状和材料特性等因素。
静力分析的结果可以用于确定桥梁各个部位的受力大小和分布情况,进而评估桥梁结构的安全可靠性。
动力分析是桥梁结构计算中的重要内容,主要用于评估桥梁在受到动态载荷作用时的响应情况。
动力分析需要考虑桥梁的固有振动特性和外部载荷的激励作用。
通常采用有限元方法进行动力分析,通过求解桥梁结构的动力方程,得到桥梁受力和挠度的频率响应函数。
通过分析这些频率响应函数,可以评估桥梁在不同载荷频率下的响应情况,从而判断其安全性和合理性。
疲劳分析是桥梁结构计算中的另一个重要内容,主要用于评估桥梁在交通荷载作用下的疲劳寿命。
疲劳分析需要考虑桥梁结构的应力历程和疲劳寿命曲线等因素。
通常采用Wöhler曲线来描述桥梁材料的疲劳寿命,然后通过计算桥梁的应力范围来评估其疲劳寿命。
疲劳分析的结果可以用于确定桥梁的疲劳寿命和安全系数,进而指导桥梁的维护和管理。
地震响应分析是桥梁结构计算中的另一个重要内容,主要用于评估桥梁在地震作用下的动态响应情况。
地震响应分析需要考虑桥梁的地震波输入、结构的动力特性和地震荷载的激励作用。
通常采用时程分析方法进行地震响应分析,通过求解桥梁结构的动力方程和地震方程,得到桥梁在地震作用下的位移、加速度和应力等参数。
地震响应分析的结果可以用于评估桥梁在地震作用下的安全性和可靠性,进而指导桥梁的设计和改造。
总的来说,桥梁结构计算是一项复杂且关键的工作,需要综合考虑桥梁的力学特性、材料特性和环境特性等因素。
桥梁加固常用方法机理和计算理论随着桥梁的使用时间和荷载的增加,桥梁的结构强度会逐渐下降,因此需要进行加固。
桥梁加固是指在已有桥梁上进行结构加强和改造,使其能够满足新的使用要求。
本文将介绍桥梁加固的常用方法、机理和计算理论。
一、桥梁加固的常用方法1. 粘贴加固法粘贴加固法是通过在桥梁结构表面粘贴新型复合材料,如碳纤维增强复合材料(CFRP)或玻璃纤维增强复合材料(GFRP),以增强桥梁结构的强度和刚度。
该方法的优点是施工简单,对现有结构和使用现状干扰较小,同时产生的振动和噪声较小。
该方法在某些情况下能够大幅度提高桥梁的荷载承载能力,因此逐渐成为桥梁加固的常用方法之一。
2. 钢板增强法钢板增强法也是一种常用的桥梁加固方法。
其原理是在桥梁结构的表面焊接或螺栓固定钢板,以增加桥梁结构的强度和刚度。
这种方法适用于桥梁剪切或弯曲失稳的情况。
钢板增强法的优点是适用范围广,可用于各种桥梁结构的加固,但由于其施工需要在桥面进行,会对桥梁交通造成一定影响。
3. 预应力加固法预应力加固法是在桥梁结构表面张拉或锚固钢缆等材料,使其形成一定的预应力,进而改善桥梁结构的强度和刚度。
该方法适用于桥梁的弯曲或拉伸失稳情况,并且能够延长桥梁的使用寿命。
预应力加固法的优点是施工方便,无需在桥面进行,不会影响桥梁交通,并且能够在保证原有桥梁使用的情况下增加荷载承载能力。
二、桥梁加固的机理桥梁加固的机理包括两个方面,一是通过加强结构材料的强度,二是通过增加结构的截面面积或厚度来提高其承载能力。
例如,在使用粘贴加固法时,碳纤维增强材料的强度和刚度会更高,可以在原有结构的表面上增加一定的厚度或面积,从而提高整个结构的强度和刚度。
在使用预应力加固法时,张拉的钢缆会在固定端锚固,使结构上方形成预应力,并且减少结构下沉和伸长,从而增加结构的荷载承载能力。
三、桥梁加固的计算理论桥梁加固的计算理论是指进行桥梁加固设计时所需掌握的计算方法和理论知识。
桥梁结构的设计与计算桥梁是一种连接两个或多个支柱或墩柱的结构,它是人类造桥技术的杰出成就。
在建造大型桥梁的过程中,桥梁秉承着重载、安全、美观等多重原则,设计师需要对桥梁进行合理的计算和规划,才能够确保桥梁的稳定性和寿命。
桥梁结构的设计与计算是桥梁建设中非常重要的环节。
桥梁结构的分类桥梁结构按照杆件的形态可以分为梁桥、拱桥和索桥三种类型。
梁桥是由梁和支座构成的,其各部分相对简单,易于制作和安装,是市区桥梁的主流形式。
但梁桥的跨度会受到限制,一般最大跨度为150米。
拱桥是以弧形或圆形的拱体为骨架,再加以桥面铺装而成。
拱桥可架空越过河流和高山,有较大的跨度。
但拱桥的结构比较复杂,制作困难,且需要较高技术水平。
索桥是以绳索和钢管为骨架,用桥面板等材料搭建而成的。
索桥跨度大、坚固,但垂直桥塔之间的斜拉缆索需要承受巨大的张力,实施难度和安全要求也高。
桥梁结构的计算桥梁结构的计算是桥梁设计的核心环节。
桥梁的计算需要遵循国家有关标准和规范,包括荷载标准、抗震标准、桥梁计算和分析标准等。
荷载标准是桥梁设计中最基本的部分,因为桥梁的受力大小直接影响到桥梁的载荷能力。
桥梁的计算主要包括静力分析计算、动力分析计算和非线性(离散)分析计算。
其中静力分析计算是最主要的一种计算方法。
静力分析计算考虑的是桥梁所承受的静态荷载产生的内力和位移,主要依据牛顿第二定律和平衡原理。
动力分析计算是基于桥梁受到地震和车辆行驶等因素引起的动态荷载,计算桥梁自由振动频率和振动形态等结构参数。
非线性(离散)分析计算则是解决新型桥梁结构和复杂荷载下的计算问题。
桥梁结构的设计桥梁结构设计是指根据现有的环境条件、技术要求和经济条件,设计最适合的桥梁结构方案。
桥梁的结构设计需要充分考虑桥梁所处的环境、风险和安全等因素。
桥梁的设计需要遵循国家规定的标准和规范,满足相关法律法规和技术要求。
桥梁结构设计的过程中,设计师需要组织实地勘察、调查环境、进行结构分析,以及进行工程设计和施工方案制定等一系列工作。
不同梯度温度作用下曲线桥梁的温度效应分析何翔;方诗圣;方飞;张鲲;王伟【摘要】梯度温度作用在曲线桥梁中会产生较大的温度应力,这会影响到桥梁结构的安全性和耐久性.文章采用通用有限元程序ABAQUS建立了某曲线梁桥的空间有限元模型,分析了不同国家规范的梯度温度荷载模式下结构的变形和内力.结果表明:不同温度模式的计算结果差距很大,例如采用新西兰规范、中国规范和英国规范的计算结果较为保守;截面最大主应力出现在中腹板与顶板相交的位置;不同曲率半径下的曲线桥梁横桥向应力极值变化较大,顶板的横向配筋应考虑曲率半径的影响.%The gradient temperature load can cause great temperature stress in curved bridge, which will influence the safety and durability of curved bridge. The spatial finite element model of a curved box girder bridge is set up through the general finite element program ABAQUS, and the force and deformation of the curved box girder bridge under different gradient temperature load are analyzed according to different national standards in the world. It is proved that there are great differences between the calculation results of the models with different gradient temperature load. For example, the calculation results from British BS 5400 and Specification of New Zealand and Chinese Code JTG D60-2004 are more conservative. The maximum tensile stress appears at the interception of the middle web and top plate in the box girder cross section. The maximum longitudinal stress in the curved bridge changes greatly with different radius of curvature, so the transverse reinforcement design of the top plate should take the effect of the curvature radius into consideration.【期刊名称】《合肥工业大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(035)008【总页数】5页(P1088-1092)【关键词】曲线桥梁;温度效应;有限元;曲率半径;预应力;弯扭耦合【作者】何翔;方诗圣;方飞;张鲲;王伟【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009;安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥230088;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】U441.5混凝土曲线桥梁在太阳日照的影响下,由于混凝土导热系数较低,沿高度方向各纤维层的温度是不同的,因而形成竖向梯度温度模式,梯度温度作用在桥梁结构内部将产生较大的温度应力,这会影响到桥梁结构的安全性和耐久性[1-3]。
桥梁上部结构计算书第一篇理论计算(上部结构)一、20m预应力混凝土组合箱梁计算书1.分析计算的主要内容⑴上部箱梁持久状态极限承载承载能力计算;⑵上部箱梁正常使用阶段抗裂计算;⑶上部箱梁持久状态压应力计算;⑷上部箱梁刚度计算。
2.计算方法及原则上部箱梁纵向计算按平面杆系理论,采用《QJX系列程序》进行计算。
根据桥梁的实际施工过程和施工方案划分施工阶段,并进行结构离散。
1.荷载取值与荷载组合⑴荷载取值①一期恒载:预应力混凝土容重取2.6t/m3。
②二期恒载:包括护栏、桥面铺装等,详见各桥梁取值。
③活载: 公路-Ⅰ级。
④温度梯度:主梁顶、底板日照温差按照《公路桥涵设计通用规范》4.3.10条规定取值计算;竖向梯度温度分布见图7-1(尺寸单位:mm):降温梯度升温梯度图1-1 温度梯度⑤强迫位移:10mm。
⑵材料预制箱梁C40混凝土现浇接头、湿接缝C40混凝土⑶荷载组合组合一:恒载(1.05的自重系数)组合二:恒载+活载(中(边)板横向分布系数,公路I级,车道荷载,不计挂车)组合三:恒载+活载+温度荷载1(整体升温30)组合四:恒载+活载+温度荷载2(整体降温30)组合五:恒载+活载+温度荷载1+强迫位移(不均匀沉降,L/3000)组合六:恒载+活载+温度荷载2+强迫位移3.桥梁计算1.概述上部结构跨径为4×20m,桥宽12.50m。
共设置4片小箱梁,梁高1.2 m。
边跨中梁钢束与边跨边梁钢束布置相同,中跨中梁钢束与中跨边梁钢束布置相同。
采用刚接梁法进行横向分布系数计算,边主梁横向分布系数最大为0.744,中主梁横向分布系数为0.612。
(可以用GQJS计算)2.荷载取值①二期恒载:包括护栏、桥面铺装等,经横向分配后边梁为共计 1.795t/m,中梁为1.673m。
②预应力钢束张拉控制应力取0.75f pk,即1395Mpa。
③冲击系数:按照《公路桥涵设计通用规范》4.3.2计算求得,边梁冲击系数为μ=0.340;中梁冲击系数为μ=0.350。