大跨度橋梁的案例
大跨度橋梁結構理論計算
大跨度橋梁結構理論計算
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湖北的橋：持續在大跨度上的突破
湖北大跨度橋梁的四大特點
綜觀湖北大跨度橋梁，有如下基本特點：一是數量多，建設集中；二是主跨大，各類型橋梁主跨跨徑在國內乃至世界上都名列前茅；三是橋梁體系類型齊全，大跨度懸索橋、斜拉橋、拱橋均有采用；四是重視技術創新。
數量多
據統計，湖北已建和在建主跨400米以上橋梁50余座，其中，跨長江橋梁32座，其他主要分布在鄂西山區。這些橋梁往往多集中建設，如目前湖北同時在建7座長江大橋，鄂西山區一條高速公路同時建設10座以上主跨超過200米的高墩大跨橋梁，對橋梁建設管理和設計施工能力都是很大的挑戰。
主跨大
目前，湖北已建和在建長江大橋達32座，主跨都在700米以上。這些橋梁中，武漢楊泗港長江大橋為主跨1700米的雙層公路橋，跨度居于世界第二，也是世界上最大跨度雙層懸索橋；香溪長江公路大橋為主跨519米的中承式鋼箱桁架拱，是世界最大跨度的全推力拱橋；斜拉橋跨徑在800米以上的有9座，有跨度居于世界第四位的斜拉橋-青山長江公路大橋，為主跨938米的鋼箱混合梁斜拉橋。混凝土斜拉橋跨徑達500米的荊州長江大橋，建成以來主跨跨度一直居同類橋梁亞洲第一，世界第二。
體系類型齊全
湖北省大跨度橋梁類型齊全，大跨度懸索橋、斜拉橋、拱橋均有采用。其中懸索橋有自錨式、三塔四跨、雙塔等體系，主梁類型有鋼箱梁、鋼混組合梁、鋼桁架等多種形式；斜拉橋有地錨式、全漂浮、半漂浮、單塔、雙塔、多塔等不同體系，主梁類型更是多種多樣；大跨度拱橋既有鋼管混凝土拱橋，也有鋼箱桁架拱橋，根據建設條件，不同的支承體系均有采用。
展開 大跨度橋梁設計中對開口肋正交異性鋼橋面板的認識誤區
因正交異性鋼橋面板的重量輕且強度高，使其更多地用于大跨度橋和開合橋。如圖1所示，正交異性鋼橋面板主要有兩大類型：閉口肋橋面板（CRD）和開口肋橋面板（ORD）。CRD已被廣泛用于世界各地的橋梁建設中，過去幾十年中尤為普遍。
圖1 正交異性鋼橋面板的典型類型
近年來，人們通過詳細的有限元建模，對CRD進行了廣泛的分析，并且利用全尺寸橋面板原型進行了疲勞試驗。目前，雖存在許多關于CRD的設計指南和規范規定。但仍有許多與CRD相關的制造難題和性能問題，尤其是縱肋—橋面板接縫部分焊透（PJP）焊縫的質量控制，這些PJP焊縫根部的橋面板疲勞性能較差，以及無法檢查內肋和修復起始于PJP焊縫根部的潛在疲勞裂紋。
在過去，盡管人們通常認為ORD的扭轉剛度低得多，并且需要兩倍于CRD的焊接長度，因此ORD雖不太受歡迎，但還是被廣泛采用。許多人還認為，ORD要比CRD重很多，才能達到相同水平的結構性能。不過，使用ORD還是有許多好處，例如消除縱肋彎曲，縱肋—橋面板連接使用角焊縫代替PJP焊縫，以及不存在無法檢查的封閉空間。
展開 ABAQUS橡膠支座：考慮橡膠支座可變摩擦力的大跨度連續梁橋增量動力分析
圖12 橋墩曲率
三
研究結論
在豎向地震作用下，橡膠支座的軸壓力波動較大。當地震的豎向分量較大時，橡膠支座甚至與梁分離。本文提出采用一種非線性可變摩擦支座模型進行橡膠支座性能的模擬，基于增量動力分析方法對連續梁橋采用不同支座模型的抗震性能進行了定量比較，得到結論如下:
1. 盡管豎向水平分量比(IR)很小，采用可變摩擦支座模型和采用雙線性支座模型時，支座和橋墩的抗震性能存在差異。當IR 為0.65時，對于邊支座：可變摩擦支座的峰值恢復力和最大變形分別是雙線性支座的2.24倍和1.19倍，且橋墩峰值受拉應變較大.
2. 連續梁橋支座應充分考慮安全系數。針對本文的連續梁橋，支座設計建議給中、邊支座的安全系數分別取為2.0和3.0;
3. 采用雙線性支座模型低估橋墩的抗震需求。對于本文案例橋梁，采用雙線性模型進行橋墩設計時，橋墩底部最大位移、最大曲率放大系數分別取為3.0和5.5;
4. 當主梁的跨度和重量分布發生變化時，支座和橋墩的安全系數可能會有所不同，應根據橋梁實際情況確定。研究發現，支座的波動大小與連續梁橋的跨度布置有關，還需進一步研究。
文章來源：ABE橋梁工程進展
展開 
關于有限元的
隨著現代科學技術的發展，人們正在不斷建造更為快速的交通工具、更大規模的建筑物、更大跨度的橋梁、更大功率的發電機組和更為精密的機械設備。這一切都要求工程師在設計階段就能精確地預測出產品和工程的技術性能，需要對結構的靜、動力強度以及溫度場、流場、電磁場和滲流等技術參數進行分析計算。例如分析計算高層建筑和大跨度橋梁在地震時所受到的影響，看看是否會發生破壞性事故；分析計算核反應堆的溫度場，確定傳熱和冷卻系統是否合理；分析渦輪機葉片內的流體動力學參數，以提高其運轉效率。這些都可歸結為求解物理問題的控制偏微分方程式，這些問題的解析計算往往是不現實的。近年來在計算機技術和數值分析方法支持下發展起來的有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）方法則為解決這些復雜的工程分析計算問題提供了有效的途徑。。。。。。。。。。
有限元.doc
展開 【iSolver案例分享73】iSolver在土木工程中的應用之斜拉橋建模與仿真
應力計算結果也在誤差允許精度，完全一致，這表明，與ansys相比iSolver在大跨度斜拉橋建模與仿真中具備良好的精度與可靠性。
1.6. 使用建議
通過本案例可得以下幾點經驗：
驗證可行性：iSolver完全能夠勝任大跨度橋梁的建模與仿真工作，其計算結果與國際主流軟件一致。
適合國產替代：在科研與工程項目中，iSolver可以作為ANSYS/ABAQUS的國產替代方案，尤其適用于對自主可控性要求較高的項目。
學習與推廣：由于操作方式與ABAQUS相似，具備國際軟件使用經驗的工程師能夠快速上手，有助于推廣與普及。
ANSYS中風荷載的模擬分析?
大跨度橋梁結構風荷載模擬研究.rar
香港汀九大橋抖振響應時程分析.rar
風速時程數值模擬研究.rar
對大跨空間結構風振響應分析的初步研究.rar
單管塔疲勞效應的時域分析.rar
MIDAS/Civil應用領域
鋼筋混凝土橋梁 :板型橋梁、剛架橋梁、預應力橋梁
聯合橋梁 :鋼箱型橋梁、梁板橋梁
預應力鋼筋混凝土箱型橋梁 :懸臂法、頂推法、移動支架法、滿堂支架法
大跨度橋梁 :懸索橋、斜拉橋、拱橋
大體積混凝土的水化熱分析 :預應力鋼筋混凝土箱型橋梁、橋臺、橋腳、防波堤
地下結構:地鐵、通信電纜管道、上下水處理設施、隧道
工業建筑:水塔、壓力容器、電力輸送塔、發電廠
國家基礎建設:飛機場、大壩、港口
大跨度拱形鋼結構施工技術
▼ 現場實施圖
結語
（1）本工程中央站房66m跨大跨度鋼結構桁架采用分段吊裝、高空合攏的吊裝方案進行吊裝，C、D兩個流水段共用時4個月完成了12000t鋼結構的吊裝工作，為確保工程總體施工進度打下了堅實的基礎。
（2）本工程大跨度鋼結構桁架施工過程中，結構最大變形36mm，最大應力45.51Mpa，結構變形和應力均滿足規范和設計要求。分段吊裝施工與結構一次成型相比，附加變形1.9mm，附加應力1.2MPa，附加變形和附加應力均較小，滿足施工要求。分段吊裝、高空合攏吊裝方案安全合理。
來源： 科技建工 （crceg-science）
大跨度筒倉水泥儲存庫數值模擬分析與研究
大跨度筒倉水泥儲存庫數值模擬分析與研究
1. 計算任務
由于水泥儲存庫放料口上部為一個大跨度混凝土圓形筒倉，通用的結構分析軟件不能對此進行分析，故采用有限元軟件ABAQUS進行強度及剛度的計算。ABAQUS也是美國達索公司旗下產品，是一款功能強大、應用很廣的有限元分析軟件，其可用于解決從簡單線性分析到復雜非線性分析等各類問題。ABAQUS擁有一個豐富多樣的單元庫和材料模型庫，可模擬多種工程材料的性能，其中包括金屬、復合材料、鋼筋混凝土、高分子材料、泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料，作為通用的模擬工具，ABAQUS除了能解決大量結構問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析等。
2. 設備基本情況
大型通用有限元軟件ABAQUS采用的設備如下圖所示。
3. 筒倉荷載
荷載分項系數，恒載為1.3，活載為1.3。
面荷載：
（1）恒載：40*1.45=58kN/m2;
（2）活載：190*1.45=275.5kN/m2 。
減壓錐區域線荷載：
（1）恒載：（65.4*1.45+52）=146.83 kN/m;
（2）活載：311*1.45=450.95 kN/m。
4.有限元建模理論
通過三維建模軟件Rhino對整個結構進行建模，混凝土采用實體單元，鋼筋采用桁架單元，將建立的模型分別導入ABAQUS軟件進行分析，其中混凝土采用混凝土塑性損傷模型，鋼筋采用雙折線模型，對其進行力學分析。其中CDP模型本構關系中采用了有效應力和硬化變量來進行描述：
受壓時取0.35~0.7，本文均取0.6。鋼筋本構模型常用的主要有理想彈塑性模型和彈塑性強化模型，如圖4-4所示。
展開 大跨度輕鋼屋架吊裝參數設計與施工
屋架為輕鋼屋架,共49榀，跨度為27?m，柱頂標高為27.000?m，柱距有6?m，10?m，12?m三種。屋架高度為1.5?~2.85?m。 GWJ?27—1和GWJ?27—3屋架上弦支撐桿件重1.263?t，下弦支撐桿件重0.808?t，兩榀屋架和上下弦支撐桿件總重5.648?t；型號GWJ?27—5A改的屋架上弦支撐桿件重4.066?t，下弦支撐桿件重1.853?t，兩榀屋架和上下弦支撐桿件總重11.684?t；型號為GWJ?27—5?B改的屋架上弦支撐桿件重3.702?t，下弦支撐桿件重2.589?t，兩榀屋架和上下弦支撐桿件總 重12.075?t。
本工程~/軸有4?m×4?m的基坑，其底標高為–1.700?m，~/軸有1?m×1?m短柱和柱腳螺栓，短柱頂標高為–0.500?m，跨內地坪標高約–0.500??m。
2?吊裝方案
本工程地處山坡風口處，常年吹東南風，且風力較大。施工時處于冬季，因晨霧較大導致能見度低，輕鋼屋架上易結露，構件表面濕滑。構件采用CO2氣體保護焊，在30?m高空焊接作業安全隱患大。因風大且濕度較大，難以保證焊接質量。 為減少高空作業，在現場的制作場集中制作輕鋼屋架，完成后用平板車運至車間內進行組裝，將兩榀屋架組裝為一個單元進行吊裝，屋架上下弦支撐桿件、屋面檁條等桿件焊接作業均在地面進行。
2.1?吊裝方法
由于建筑周邊有輔助設施，場地內有設備基礎等，屋架在車間內邊組裝邊吊裝，采用跨內吊裝，后向作業。
2.2?吊裝設備選擇
根據吊裝單元的重量和起重高度，采用1臺75?t輪胎式汽車式起重機進行吊裝。
2.3?吊裝參數確定
2.3.1?鋼絲繩長度計算
（1）將綁扎點設置在屋架上弦桿件中部，吊點位于吊裝單元中間位置，如圖1所示。
（a）
（b）
（c）
圖1?
展開 
大跨度鋼結構地震過程仿真分析
大跨度鋼結構地震過程仿真分析
近期，人們被日本九州地震和南美厄瓜多爾地震給震怕了，有人調侃“地球進入振動模式”，實際上從長期來看，世界范圍內的地震出現頻率和級別并無異常。在我們的科技水平還無法準確預測地震的時候，防震救災工作就顯得很重要，例如建筑設備的抗震能力能否抵抗住某次大級別地震，關系到人們生命安全問題。
以某個大跨度鋼結構為例，介紹一下CAE方法在地震分析中的應用。
地震分析方法一般分為底部剪力法、反應譜法和時程分析法。CAE領域常用反應譜法或時程分析法，時程分析法采用的載荷是某次具體的地震波，反應譜法是多個地震波的統計結果，由時域轉換成頻域而來，從計算的經濟性和通用性考慮，最常采用的是反應譜法。
地震波反應譜
學過力學的朋友都知道，地震波分為橫波和縱波，由于縱波的傳輸速度比橫波快，從振源首先到達地表，因此震中地區的人們首先感到的是上下震動，然后是橫向振動，豎向地震的加速度值比橫向要小，國標規定取橫向數值的65%，因此對地面設備造成最大破壞的是橫波的剪切作用。CAE分析過程也分為豎向地震和橫向地震。
在abaqus中采用反應譜法進行地震分析，需要先提取結構的頻率，然后再進行反應譜分析，同時輸入定義好的反應譜和阻尼，反應譜可以是加速度譜、位移譜、速度譜等內容：
提交計算后就可以得到結構在地震作用下的響應：
今年7月28日是家鄉唐山抗震40周年紀念日，在技術落后的年代，自然災害帶來的后果是慘痛的。
文章轉載自微信公眾號：SmartFEA
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展開 基于OptiStruct的拓撲優化技術在大跨度桁架結構中的運用
一、研究背景
桁架結構廣泛運用于大跨度建筑結構中，如體育場、體育館，演藝中心、會議中心、超高層連廊等等。研究桁架的最優受力形態對工程有極大的意義。
二、研究內容
?支座約束形式對桁架拓撲形式的影響
?荷載形式對桁架拓撲形式的影響
?跨高比對桁架拓撲形式形式的影響
三、研究模型
?本桁架跨度30米，桁架跨高比分別為1/5，1/10，1/15；約束條件分別為上部約束，下部約束，上下約束；荷載分別為均布荷載，跨中集中荷載，1/3跨集中荷載。
模型一
模型二
模型三
模型四
模型五等共十八個模型
四、結論
基于以上分析可以得到:
?拓撲優化的形狀較我們平常設計的桁架形式有較大的區別。
?支座形式、荷載形式、跨高比都很大程度影響桁架的最優拓撲形狀，在具體項目實踐中應該根據實際條件分析最優的拓撲形狀。
拓撲優化技術在大跨度桁架結構中的運用.ppt
展開 大跨度石拱橋拱架施工仿真分析在ALGOR上的實現
摘要：闡述了石拱橋拱架施工全過程仿真分析的基本思路，及其在ARGOR R12上的實現；以丹河新橋為實例詳細介紹了如何建立由多種有限單元組合而成空間結構仿真分析模型，并針對各施工階段進行結構分析計算；計算結果表明：石拱橋拱架施工全過程仿真分析在大跨度石拱橋施工過程的分析計算中能得到較傳統計算理論更加詳盡和精確的結果，有著良好的應用前景
181520-12d.pdf
基于Python的Hyperstudy二次開發 大跨度屋面結構樹形柱的優化
基于HyperStudy大跨屋面結構樹形柱的優化.pptx
本次優化案例來源為本團隊正在進行的一個項目中的電影院入口鋼結構雨棚，該雨棚的跨度為40mx40m，屋頂結構形式為雙向桁架，由12根樹形柱支撐。
1、本團隊通過python語言編制了Hyperstudy與SAP2000之間的接口hyperstudy-sap2000.exe
使Hyperstudy 可以應用到土木工程領域。
2、本團隊對一個實際的工程項目“大跨度鋼結構雨棚樹形柱”進行了優化分析，驗證了接口的可用性以及Hyperstudy 可以應用到土木行業的設計分析中。
3、優化的結果驗證了Hyperstudy其優化算法的高效性以及對土木結構設計的適用性。
4、本次課題重點是實現了Hyperstudy的多學科應用，在后續的過程中可以不斷豐富hyperstudy-sap2000.exe ，使其功能更加強大，將Hyperstudy的優化算法更好的應用到土木領域中。
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