基于健康监测的连续刚构桥有限元模型确认_不确定性分析与模型精度评价
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目录一、工程背景 (1)二、工程模型 (1)三、ANSYS分析 (2)(一)前处理 (2)(1)定义单元类型 (2)(2)定义材料属性 (3)(3)建立工程简化模型 (3)(4)有限元网格划分 (5)(二)模态分析 (5)(1)选择求解类型 (5)(2)建立边界条件 (6)(3)输出设置 (6)(4)求解 (6)(5)读取结果 (6)(6)结果分析 (8)(三)结构试验载荷分析 (8)(1)第二跨跨中模拟车载分析 (8)(2)边跨跨中模拟车载分析 (9)四、结果分析与强度校核 (10)(一)结果分析 (10)(二)简单强度校核 (10)参考文献 (11)连续刚构桥分析一、工程背景:随着我国经济的发展,对交通运输的要求也不断提高;高速路,高铁线等遍布全国,这就免不了要架桥修路。
截至2014年年底,我国公路桥梁总数已达75.71万座,4257.89万延米i。
进百万的桥梁屹立在我国交通线上,其安全便是头等大事。
随着交通运输线的再扩大,连续刚构桥跨越能力大,施工难度小,行车舒顺,养护简便,造价较低等优点将被广泛应用。
二、工程模型:现有某预应力混凝土连续刚构桥,桥梁全长为184m,宽13m,其中车行道宽11.5m,两侧防撞栏杆各0.75m主梁采用C50混凝土。
桥梁设计载荷为公路—— 级。
图2-1桥梁侧立面图上部结构为48m+88m+48m三跨预应力混凝土边界面连续箱梁。
箱梁为单箱双室箱形截面,箱梁根部高5m,中跨梁高2.2m,边跨梁端高2.2m。
箱梁顶板宽12.7m,底板宽8.7m,翼缘板悬臂长2.0m,箱梁高度从距墩中心3.0m处到跨中合龙段处按二次抛物线变化。
0号至3号块长3m(4x3m),4、5号块长3.5m(2x3.5m),6号块到合龙段长4m(6x4m),合龙段长2m。
边跨端部设1.5m横隔板,墩顶0号块设两道厚1.2m横隔板。
0号块范围内箱梁底板厚度为0.90m,1号块范围内底板厚度由0.90m线性变化到0.557m,2号块到合龙段范围内底板厚度由0.557m 线性变化到0.3m。
四川建筑 第卷期 1连续刚构轻轨桥健康监测系统设计研究刘永棵1,张雪松2,孙继飚2(11重庆市江北嘴中央商务区开发投资有限公司,重庆400024;21重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074) 【摘 要】 以重庆渝澳轻轨桥为工程背景,针对连续刚构桥的受力特点和轻轨列车的特殊荷载形式,合理提出了连续刚构轻轨桥健康监测系统的监测内容、总体构成和主要功能。
并提出了健康监测系统与施工监控、成桥试验的共享性。
【关键词】 健康监测; 连续刚构; 轻轨列车; 光纤光栅传感器 【中图分类号】 U44613 【文献标识码】 A 近年来,轻轨交通系统由于运量大、速度快、安全准时、污染小、造价比地铁相对较低而引起人们的普遍兴趣,在大城市中已经或正在成为与地铁并列的主要公共交通工具。
轻轨交通线路多以高架为主,而作为轨道载体之一的连续刚构桥因其地形适应性强,设计、施工技术成熟,跨越能力大,造价合理,也逐渐得到运用[1]。
本文依托重庆渝澳轻轨桥工程,对连续刚构轻轨桥健康监测系统进行研究。
重庆渝澳轻轨桥为(96+160+96)m 的三跨全预应力混凝土连续刚构桥,通行双向轻轨列车,主梁断面形式为单箱单室,箱顶宽为911m,箱底宽为516m 。
箱梁跨中梁高317m ,墩顶根部梁高912m,主墩采用双肢薄壁墩。
该桥是目前国内最大跨径的预应力混凝土连续刚构轻轨桥梁,在轻轨列车荷载的作用下,其振动特性将更加明显。
考虑到本桥成桥后运营阶段时间较长,环境侵蚀、材料老化、荷载的长期效应、疲劳效应与突变效应等灾害因素的耦合作用将不可避免地导致结构和系统的损伤积累和抗力衰减,从而引起抵抗自然灾害能力下降,甚至正常环境工作能力的下降,极端情况下引发灾难性的突发事故。
因此,为了保障结构的安全性、完整性、适用性和耐久性,建立桥梁长期健康监测系统,在桥梁建设中掌握施工过程的应力变化、配合成桥试验;在运营中进行健康监测和养护管理具有重要意义[2]。
1 监测内容的选择 桥梁健康监测系统是提供获取桥梁结构信息的工具,是进行决策的参考和依据。
连续刚构桥组合式桥墩弹性屈曲分析摘要:本文基于瑞利-里兹法提出了考虑自重的连续钢构桥组合式桥墩面外屈曲系数求解方法,探讨了双薄壁墩重量系数、独墩重量系数的合理取值范围,并根据依托工程建立大量有限元模型验证了公式的有效性和准确性。
关键词:连续刚构桥;组合式桥墩;弹性屈曲;瑞利-里兹法。
1.引言近年来,在山区公路基础设施建设中,建造了许多桥墩高度在100米之上的连续刚构桥。
桥墩高度的增加,意味着稳定性的降低。
因此,为了平衡稳定性、力学性能和桥墩高度之间的关系,以及降低材料消耗,高桥墩通常设计为两个子结构的组合:下部的独墩和上部的双薄壁桥墩,即组合式桥墩。
组合式桥墩具有独墩和双薄壁桥墩各自的特点,并可以调节双薄壁桥墩的高度比例,以满足稳定性要求。
众多学者研究了双薄壁墩占比对组合式桥墩的影响并探讨了其合理分界点范围[1-2],推导了其面外[3]和面内屈曲系数的计算公式。
然而,对组合桥墩屈曲的研究存在仍然不足,周在推导面外临界荷载公式时,将组合式桥墩作为为一个整体,未能考虑双薄壁墩和独墩自重分别对组合式桥墩造成的影响,并且尚未从理论上推导出考虑了自重的面内弹性屈曲系数公式,工程师只能通过有限元方法进行分析。
图1天桥大桥布置图本文采用瑞利里兹法推导了考虑自重的组合式桥墩面外屈曲系数计算公式,并用有限元法对公式中双薄壁墩和独墩的自重系数进行了探讨,根据依托工程建立了三维有限元模型,并通过有限元结果验证了分析方法的正确性。
2.理论公式对于面外屈曲分析,假定组合式桥墩为一端固定、一端自由的单悬臂支柱,独墩、双薄壁墩在其各自高度范围内为等截面。
为了使位移函数便于积分、且满足边界条件,选取两项三角函数之和作为位移函数。
基于结构处于屈曲临界状态时,结构变形势能的改变值与外力势能的改变值相等,可建立结构体系的能量平衡方程。
Vs、Vd分别为结构临界状态时的独墩和双薄壁墩的外力势能,可以被进一步表示为:(2.1)其中,为组合式桥墩屈曲系数;N s、N d可被表示为(2.2)其中,G g、G s和G d分别表示最大悬臂梁、独墩和双薄壁墩的自重;s、d分别表示独墩和双薄壁墩的自重系数。