薄壁箱梁挠度的一种简化分析方法

为寻求考虑剪切变形影响的薄壁箱梁挠度计算简化方法,以单位力法为基础分析薄壁箱梁的挠曲变形. 首先,通过对薄壁箱梁挠曲剪应力分布模式的分析获取组成箱梁各壁板的剪切影响系数表达式,基于该剪切影响系数,利用Timoshenko梁理论导出简单箱梁挠度的解析表达式;其次,利用卡式第二定律推导出箱梁的梁段单元分析模型,编制了求解变截面箱梁等复杂结构的电算程序;最后,对等截面及变截面箱梁的算例模型进行了分析. 数值算例结果表明:程序计算的挠度与实测值及ANSYS空间有限元结果误差在3%以内;针对数值算例,剪切变形使箱梁挠度增大20%以上;随着宽高比的增大,翼板剪切产生的附加挠度会增大,而腹板情况与之相反.      

波形钢腹板PC组合箱梁桥的挠度计算与分析

为研究箱梁剪力滞效应和钢腹板剪切变形对波形钢腹板PC箱梁桥挠度的影响,基于能量变分法对该桥型的挠度计算进行了分析.首先,从箱梁翼板的面内剪切变形和弯曲剪力流的分布规律出发,在理论上推得可同时考虑箱梁剪力滞效应和钢腹板剪切变形的纵向位移函数;其次,以所得的纵向位移函数为基础,运用能量法推导出该桥型的挠度计算公式,并用模型试验及有限元法对公式的正确性进行了验证;最后,分析在箱梁宽跨比和钢腹板高度变化时,在不同荷载类型作用下,箱梁剪力滞效应和腹板剪切变形分别对波形钢腹板PC简支和连续箱梁桥挠度的影响.研究结果表明:当宽跨比为0.108~0.650时,在集中荷载作用下,剪力滞效应和钢腹板剪切变形对波形钢腹板PC连续箱梁桥的挠度影响较大,不可忽略;当宽跨比为0.108~0.650时,在均布荷载作用下,波形钢腹板PC简支和连续箱梁桥仅需考虑波形钢腹板剪切变形对其挠度的影响,只有在特定的宽跨比和特定的波形钢腹板截面高度下,才需要考虑剪力滞效应对其挠度的影响.      

基于Reddy理论的新型波形钢腹板组合箱梁挠度计算

为准确计算新型波形钢腹板（CSW）组合箱梁的挠度,基于Reddy高阶剪切变形理论,考虑钢-混接触面滑移变形和全截面高阶剪切变形效应,以形函数作为单元内高度变化的插值函数,利用最小势能原理推出新型CSW组合箱梁等参有限元行列式;以一根8.0 m新型波形钢腹板简支组合箱型试验梁为例,基于本文理论编制了相应的计算程序,计算了集中、均布荷载作用下该梁的竖向挠度,并通过模型试验和有限元模拟验证了本文解析计算方法的可靠性;最后分析了剪力键剪切刚度、波形腹板型号、子梁高度比、跨高比等参数对新型CSW组合箱梁挠度的影响程度. 研究结果表明:考虑新型CSW组合箱梁全截面剪切变形效应后的挠度值较初等梁理论值增大约10%,较Timoshenko理论值增大约1.87%. 全截面剪切变形效应对挠度贡献随跨高比逐渐增大而减小. 跨高比和剪力键剪切刚度越小或子梁高度比越大,剪切变形效应对结构竖向挠度的影响越发显著,而波形钢腹板型号对箱梁挠度影响较小.      

考虑截面剪切变形时曲线箱梁的弯扭分析

为了分析剪切效应对曲线箱梁的影响,基于薄壁箱梁弯曲理论,用一个剪切翘曲参数来综合表达翼板和腹板的剪切变形,运用能量变分法导出考虑剪切效应及约束扭转时曲线箱梁弯扭挠曲控制微分方程组.通过分析边界条件,采用伽辽金数值法求解上述微分方程,从而得出曲线箱梁的弯扭挠曲应力表达式.数值算例结果表明,按本文公式计算出的曲线箱梁弯扭挠曲应力与实测值吻合良好,验证了本文方法的正确性;腹板的剪切变形对箱梁剪切翘曲应力影响较小,可忽略.通过分析曲线箱梁在竖向均布荷载下的整体正应力可知,剪切翘曲应力占比为15%~20%,而扭转翘曲应力相对较小,占比约为6%.     

基于能量法的波形钢腹板箱梁挠度计算

文章基于能量变分原理,通过在纵向位移函数中引入翘曲变形函数以及剪切转角来分别考虑箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的影响,提出一种波形钢腹板箱梁挠度计算的解析方法;分别针对简支梁作用均布荷载和集中荷载两种工况,推导挠度计算公式,通过与有限元方法的比较验证该方法的准确性,并进行箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的挠度贡献分析。     

剪切变形对波形钢腹板箱梁挠度的影响

波形钢腹板箱梁是一种新型的钢 -混凝土组合结构 ,与传统混凝土腹板箱梁相比 ,其挠度计算中剪切变形的影响是不可忽略的。结合波形钢腹板箱梁的结构特点并应用初等梁理论 ,提出该种箱梁受弯时考虑了剪切变形影响的挠度计算方法 ,通过模型试验和有限元分析进行了验证 ;同时指出不同剪跨比 ,剪切变形对箱梁挠度的影响是不同的 ,并就考虑剪切变形影响与否的剪跨比界限值提出建议解此微分方程即可得到考虑剪切变形对挠度影响时梁的总挠度 y。考察简支梁在一集中荷载作用下的情况 ,如图 5所示 ,集中荷载 P作用在梁跨中 ,梁跨径为 l,对任意截面而言 ,剪力如下　 0≤ x≤ l2 ,Q( x) =P/2 ;l2 相似文献   

波形钢腹板组合梁弯曲变形的三角级数解

为研究波形钢腹板剪切变形对波形钢腹板组合梁弯曲变形行为的影响,采用三角级数拟合简支波形钢腹板组合梁的变形曲线,各构件弯曲变形满足平截面假定,基于最小势能原理,推导了简支和悬臂波形钢腹板组合梁分别在均布荷载和集中荷载作用下的弯曲变形解析解和简化解;基于简化解推导出考虑剪切变形的波形钢腹板组合梁挠度增大系数,并给出对考虑剪切变形影响与否的高跨比界限;采用有限元方法验证了解析解和简化解的正确性和适用性. 研究结果表明:所提方法边界条件明确、推导过程简单、结果可靠、适用性强,可为波形钢腹板组合梁的设计和变形计算提供可靠的依据.      

基于新型广义位移的箱形梁剪力滞分析

与已有文献中采用的广义位移不同,选取剪力滞引起的附加挠度作为广义位移,在构造广义翘曲位移函数的基础上,提出了一种分析箱梁剪力滞的解析法.基于能量变分法建立控制微分方程,并导出了简支箱梁的附加挠度和广义力矩计算公式.通过对一个混凝土简支箱梁算例的计算表明,按本文方法计算的跨中截面应力与有限元法的结果很接近,从而验证了方法的正确性.研究结果表明,剪力滞引起的混凝土简支箱梁跨中截面的附加挠度很小,工程实践中可以忽略不计,但是,跨中截面的剪力滞翘曲应力达到初等梁应力的11.4%,工程实践中不能忽略.     

波形钢腹板箱梁剪力滞效应研究

为了研究波形钢腹板箱梁的剪力滞效应,建立了考虑波形钢腹板剪切变形的箱梁纵向位移翘曲函数,考虑顶底板的纵向、面内剪切变形能和钢腹板的剪切变形能;基于能量变分原理,推导了适用于波形钢腹板箱梁剪力滞分析的解析解;综合对比模型试验、有限元分析及变分解析解的计算结果。研究表明:推导的波形钢腹板剪力滞解析解计算结果与模型试验、有限元分析结果吻合;集中荷载加载工况下,剪力滞影响区域仅在加载位置左右两侧附近很小范围;加载位置越靠近支座位置,剪力滞效应越明显;宽高比对剪力滞无影响,剪力滞系数与宽跨比呈线性相关;翼缘板宽度增加后箱梁的剪力滞系数增大。     

基于数值方法和子模型法的薄壁箱梁分析

由于剪切变形和畸变的存在,求解腹板高度不同的薄壁箱梁各截面应力时,使用梁单元无法精确求解,如果全桥都采用实体单元,则求解规模偏大。而使用子模型法对单箱单室左右腹板高度不同的薄壁箱梁进行分析,可解决实际问题。     

平曲线箱梁在温差作用下的扭转分析

为了正确计算温差引起的平曲线箱梁的内力和位移,根据平曲线箱梁弯扭耦合的特点,分析了微梁段截面转动和温差引起的扭转变形,并计算了简支平曲线箱梁的扭矩和挠度.将简支平曲线箱梁作为基本结构,导出了连续曲线箱梁内力的计算式,并用于两等跨连续曲线箱梁的计算,与空间有限元分析结果的误差在5%以内,满足工程精度的要求.研究结果表明,计算平曲线箱梁的位移和内力时,应考虑温差引起的扭转变形.     

变高度薄壁箱梁剪力滞的几何非线性分析

根据势能变分原理,考虑薄壁箱梁翼缘的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性,导出了变高度薄壁箱梁的非线性控制微分方程,并采用样条最小二乘配点法进行求解.将计算值与试验结果进行了比较,两者吻合较好.研究表明,对于三跨变高度薄壁连续箱梁,在均布荷载作用下,内支座截面的应力分布不均匀程度较中跨跨中截面大;荷载越大,非线性效应越显著.     

波纹钢腹板PC箱梁挠度的影响因素研究

利用有限元分析软件ANSYS,研究波纹钢腹板PC箱梁在对称集中荷载作用下挠度的影响因素,对比分析各参数变化下的荷载—挠度曲线,比较各参数对挠度影响的异同,为波纹钢腹板组合箱梁的设计和应用提供参考。     

预应力混凝土连续梁桥典型病害分析

对某大跨径预应力混凝土连续箱梁桥典型病害(腹板开裂和跨中下挠)进行跟踪观测,运用桥梁博士软件对原结构按新旧规范进行了计算与对比分析。根据现场检测和分析结论对病害桥梁进行了原因分析和综合评估。分析认为,预应力束的配置、箍筋的合理配置、高跨比、腹板厚度、剪切变形以及施工因素等是造成腹板开裂和下挠的主要原因。为今后此类桥梁的设计、施工提供借鉴。通过一个工程实例阐述预应力混凝土连续箱梁桥腹板开裂和跨中下挠等典型病害的跟踪观测及其原因分析。     

波形钢腹板组合箱梁自振特性与试验研究

为了精确计算波形钢腹板组合箱梁的振动频率,根据能量变分原理,推导了振动频率公式,得到了考虑剪切变形及剪力滞效应的各阶自振频率的解析解。对一试验波形钢腹板组合箱梁进行了动力测试,得到了实际自振频率,并与简单梁理论、本文理论公式与三维有限元模型的计算频率进行对比。结果表明:剪力滞效应及剪切变形对波形钢腹板组合箱梁的振动频率影响较大,考虑剪力滞及剪切变形影响后的波形钢腹板组合箱梁的振动频率有所降低,且降低程度随着计算频率阶次的增加而迅速增加,因而在波形钢腹板组合箱梁振动频率的计算中须计其影响。     

波形钢腹板PC组合箱梁简化计算及试验研究

通过对波形钢腹板PC组合箱梁模型梁的加栽全过程试验,分析了荷栽一挠度变形特征、波形钢腹板和上、下混凝土翼缘板截面高度方向的应变分布以及破坏模态．并根据能量原理探讨了波形钢腹板的褶皱效应及波形钢腹板组合箱梁的弯曲应变计算模式．其模型计算结果与试验结果吻合较好。     

大跨径预应力混凝土箱梁桥长期变形不收敛成因分析

针对预应力混凝土箱梁桥长期变形不收敛的问题,文章先对几座典型病害桥梁实测变形与开裂病害进行了关联性分析,初步定性地指出跨中挠度的持续发展与裂缝扩展存在某种内在联系.然后选取一座具有代表性的桥梁为算例,采用ANSYS有限元程序,分别计算和分析了混凝土徐变、梁体开裂及裂缝扩展对长期挠度变化的影响.结果表明,桥梁长期变形发展特征是混凝土徐变变形与梁体开裂引发的变形耦合作用的结果;裂缝扩展是该类型桥梁长期变形持续发展的本质原因.     

移动荷载下波形钢腹板曲线组合梁桥动力特性研究

综合考虑曲梁弯扭耦合、腹板剪切变形及箱梁的约束扭转,利用能量变分法和哈密顿原理对移动荷载作用下波形钢腹板曲线组合梁桥的竖向自振频率和动位移解析解进行了推导,将理论值与文献算例值及有限元值进行对比,验证了理论推导的正确性。在理论推导的基础上,探究了腹板剪切变形和箱梁约束扭转对曲梁自振及强迫振动的影响。结果表明箱梁的约束扭转对曲梁自振及强迫振动动力响应影响较小,腹板剪切变形影响较大,在计算中不应忽略。     

移动荷载速度对薄壁箱梁剪力滞效应的影响

为研究薄壁箱梁在动荷载作用下的剪力滞效应,基于能量变分法推导了翼缘板正应力计算公式,并采用ANSYS有限元软件进行了验证.利用ANSYS建立不同跨宽比、不同移动荷载速度、不同荷载工况的单箱三室薄壁箱梁空间板壳模型,计算移动荷载作用到跨中的翼缘板正应力值,研究了移动荷载作用下简支薄壁箱梁桥的剪力滞效应.分析结果表明:剪力滞系数随着移动荷载速度的增加而增加,当移动荷载的速度达到3 m/s时,薄壁箱梁的剪力滞系数会达到峰值,随后减小.     

波形钢腹板PC组合箱梁弯曲性能理论分析与试验研究

对波形钢腹板PC组合箱梁模型梁的抗弯性能进行了理论分析与试验研究，分析了波形钢腹板的褶皱效应及波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的弯曲应力计算模式．讨论了在跨中截面单点对称荷载作用下，波形钢腹板和上、下混凝土翼缘板的纵向正应力分布规律、组合箱梁的变形及裂缝分布规律．试验结果表明，在荷载作用下波形钢腹板PC组合箱梁具有常用梁的特性．