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.     

薄壁箱梁剪滞效应一维有限元分析

根据最小势能原理,建立薄壁箱梁挠曲剪滞基本微分方程.以其解析式作为形函数,利用刚度系数的定义,推导了考虑剪滞影响的箱形梁单元刚度矩阵及等效结点力公式.用该梁单元对一箱梁模型进行计算,并与按SAP通用程序计算结果及试验结果进行比较,证实了本文方法简单而且有效.为了探讨各种剪滞翘曲位移模式的合理性,分别选取二次抛物线、三次抛物线、四次抛物线及余弦函数等翘曲位移模式进行计算;结果表明,这些翘曲位移模式在一定程度上均存在不足,目前还缺乏一种更加合理的位移模式.     

瞬时荷载作用下薄壁箱梁剪力滞效应研究

为弥补动荷载作用下薄壁箱梁剪力滞效应研究的不足,依据薄壁箱梁自由振动齐次振动微分方程,结合基于最小势能原理的箱梁截面竖向位移控制微分方程及边界条件,提出薄壁箱梁无阻尼自由振动的弯矩解析解,从而建立了瞬时动荷载作用下考虑剪力滞效应的箱梁截面正应力解析表达式,并对比了宽跨比对薄壁箱梁的剪力滞效应的影响.数值算例结果表明,按本方法计算的翼缘板应力值与有限元计算结果吻合良好.     

基于等效截面法的蝶形腹板箱梁剪力滞效应研究

根据等效截面原理对箱梁空腹处截面进行等效处理,考虑其横截面轴力平衡关系,建立了腹板剪切变形下的翘曲位移函数,并推导出结构平衡状态下的剪力滞效应微分方程。结合模型试验、ABAQUS有限元模型以及相关文献值,对比分析了蝶形腹板箱梁(简支)在集中荷载及均布荷载作用下的纵向应力分布规律,并得到全梁段剪力滞系数三维分布模型。结果表明：竖向荷载作用下,蝶形腹板箱梁纵向应力呈正剪力滞效应状态分布,且箱梁支点截面和跨中截面的腹板接缝处剪力滞效应较大;集中、均布荷载作用下,研究结果与试验值、有限元值均较为吻合;与文献值相比,两者相对误差(绝对值)在2.00%～2.44%。     

考虑剪力滞效应影响的箱形梁弯曲剪应力分析

为了研究剪力滞效应对箱形梁弯曲剪应力的影响,运用微元体平衡微分方程和位移协调条件建立了考虑剪力滞效应影响的箱梁弯曲剪应力计算方法,结合初等梁理论和剪力滞翘曲解析理论导出了简支箱梁集中荷载作用下的弯曲剪应力解析解.分析表明,翘曲剪应力沿横截面流向与初等梁流向相反,翘曲剪应力对初等梁剪应力具有一定的削弱作用;翘曲剪应力在初等梁剪应力中所占比重较小,l/4截面处翘曲剪应力在初等梁中所占比重最大为2.62%,其影响可忽略不计.     

高次位移函数时箱梁剪滞效应变分法解

考虑了剪滞纵向位移差函数分别取5次和6次抛物线以反映薄壁箱梁的剪滞效应变化幅度,并应用能量变分法,得出了相应的剪力滞效应微分方程的计算公式和边界条件。并对按不同抛物线变化规律的位移函数的剪力滞效应在几种常见的荷载及支承形式下作了对比。结果显示箱梁纵向位移函数取高次时比以往常采用的三次抛物线的剪力滞效应更加精确,以上结论对以后深入研究剪力滞效应有一定的借鉴指导作用。     

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。     

横隔板设置对薄壁钢箱梁畸变效应影响研究

基于大型空间有限元程序Ansys10.0,利用箱梁分析常用荷载分解法,对薄壁钢箱梁在偏心荷载作用下不同数量横隔板的设置对薄壁钢箱梁畸变效应的影响加以分析,并重点考察畸变效应下薄壁钢箱梁的横向畸变位移、畸变挠度、纵向翘曲位移以及翘曲正应力的分布情况,可得到横隔板设置的密度对薄壁钢箱梁畸变效应影响曲线图.     

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。     

一种分析曲线箱梁剪力滞效应的传递矩阵法

基于能量泛函变分原理及箱梁翼板的剪力滞翘曲位移函数,导出了曲线箱梁的弹性控制微分方程、边界条件并运用消元法求得其闭合解。基于多跨曲线桥跨界的静力平衡及连续条件,给出了跨间矩阵和节点矩阵,建立了变形和内力的传递矩阵,提出了一种计算曲线箱梁剪力滞的传递矩阵法。算例表明了该方法的有效性。     

CFS加固RC箱梁斜截面承载力理论分析与试验

根据非线性有限元理论,建立CFS加固RC箱梁的三维非线性有限元分析模型,对箱梁进行斜截面承载力分析.针对箱梁桥的开裂特点与受力情况,制作4根RC箱梁并进行CFS加固RC箱梁的模型试验,通过逐级加载,研究CFS加固RC箱梁斜截面时的破坏全过程,分析CFS加固RC箱梁斜截面的受力特点和加固箱梁的极限承载力,对有限元计算结果与试验结果进行对比分析,进一步验证了理论计算模型的正确性.     

预应力连续箱梁桥后期下挠影响因素分析

为了研究预应力混凝土连续箱梁桥后期下挠影响因素,以一典型3跨预应力混凝土连续梁桥为研究对象,采用规范和有限元数值计算结合的方法,分析了箱梁预应力损失和变形的时变效应,在此基础上,进一步分析了边中跨比、合龙顺序和合龙压重等因素对箱梁后期下挠的影响。分析结果表明,预应力混凝土连续箱梁桥的时变效应明显,收缩徐变引起的预应力损失和后期跨中下挠值较大;适当地增加边中跨比有利于减小后期中跨的跨中下挠;合龙时,先边跨后中跨合龙并采取适量的压重,是减小跨中后期下挠的有效手段。     

斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析

将薄板弯曲问题的广义协调元与平面应力问题的薄膜单元组合，得到平板壳元以分析斜交连续箱梁桥的剪滞效应．通过对模型试验值与有限元计算值的比较，证实了这一分析方法的有效性．以某斜交箱梁为例。分析了集中荷载、均布荷载作用下不同斜度斜交箱梁剪滞效应的纵、横向分布规律，并与相应正交箱梁进行了比较．结果表明，斜交箱梁的剪滞效应比正交箱梁更为显著，设计时必须充分考虑其剪滞效应．     

腹板开孔对轨道交通箱梁振动噪声的影响

实测了城市轨道交通简支箱梁各板件的振动与近场噪声, 结合板件声辐射理论研究了箱梁结构振动辐射噪声和箱梁振动的关系; 基于箱梁结构噪声易产生绕射的低频特性, 计算了矩形混凝土板件在不同开孔工况下辐射的结构噪声变化情况; 在考虑箱梁腹板开孔的基础上建立了车辆-轨道-箱梁耦合有限元模型和箱梁振动-结构噪声有限元-无限元模型, 分析了箱梁腹板开孔前后各板件的振动和结构辐射噪声变化情况。研究结果表明: 箱梁板件声辐射效率随频率的增加并不呈现线性关系, 箱梁各板件近场低频(低于250 Hz) 辐射噪声与结构振动加速度级也并非简单的线性关系, 箱梁辐射噪声由箱梁振动和箱梁各板件声辐射效率共同决定; 对于两端简支的开孔板件, 在开孔率基本一致(0.4%左右) 的情况下, 开孔直径越小, 板件振动辐射噪声声压级越小; 采用有限元-无限元方法模拟箱梁近场低频结构噪声, 既能解决单独采用有限元法时声场边界反射的影响, 也避免了采用有限元-边界元方法时多软件交叉使用的不便; 腹板开孔虽然增加了箱梁板件在某些频率(100~125 Hz) 处的振动响应, 但由于箱梁内、外部声场连通, 使得声短路效应增加, 降低了板件的声辐射效率和相应频段的噪声; 腹板开孔后在1~250 Hz频段内顶板、底板和腹板附近的总声压级分别降低了9.43、2.74和1.63 dB, 从而使箱梁结构噪声得到了控制。      

厚壁混凝土箱梁施工过程中的温度应力分析研究

由于在施工过程中厚壁混凝土箱梁产生的温度应力比较大,因此有必要对厚壁混凝土箱梁的温度应力进行分析研究.应用大型有限元分析程序ANSYS对兰州新城黄河大桥3#块箱梁混凝土施工过程中的温度场进行分析,并与测试结果进行了对比,结果表明,建立的有限元模型可以较好的仿真实际混凝土温度场.最后,对温度应力进行了仿真分析,提出了建议,可以为厚壁混凝土箱梁的施工提供参考依据.     

混凝土箱梁应力与变形对温度梯度模式的敏感性分析

介绍了温度应力和温度梯度模式的分类.利用有限元方法,分7个工况计算6种温度梯度模式下在箱粱内部产生的温度应力以及引起的箱梁变形.分析预应力混凝土箱粱应力和变形对温度梯度模式的敏感性.结果表明,不同温度梯度模式在箱梁内产生的温度应力对预应力混凝土箱梁内部应力的影响较大,而且十分复杂.归纳出箱粱设计计算时应注意的主要问题.     

单箱三室连续宽箱梁有效宽度分析

箱梁在受弯时,横桥向存在剪力滞效应,为了在计算中应用初等材料力学方法求解,采用了翼缘有效宽度方法。以某实桥为背景,通过对单箱三室连续宽箱梁空间实体模型进行了有限元分析,计算得出了箱梁顶板及底板的有效分布宽度系数ρs及ρf,并与规范值进行了比较,可为同类工程设计提供参考。     

斜支撑钢箱梁变形分析

介绍箱形梁变形的特点,分析在不同斜率下斜支撑连续钢箱梁的变形。根据具体的试验规划,建立支撑线与梁横向交角为0°、15°、30°、45°的三跨连续钢箱梁的试验模型。利用ABAQUS通用有限元程序建立与试验相对应的计算模型。其有限元计算结果与试验数据吻合较好。通过试验数据采集和有限元计算,主要考虑钢箱梁在弹性工作状态下的节点竖向位移、纵向位移以及不同斜率下的挠度,对比分析斜率对钢箱梁变形的影响。     

混凝土箱梁顶板横向预应力框架效应分析

针对目前预应力混凝土箱梁腹板开裂现象比较普遍这一现象,拟从预应力混凝土箱梁顶板横向预应力框架效应查找开裂原因。首先,分析了箱梁截面参数对顶板预应力横向框架效应的影响,然后结合具体预应力混凝土连续箱梁桥,分析了预应力混凝土箱梁顶板横向框架效应所引起的腹板竖向拉应力,得到了一些有意义的结论,可为改进该类桥梁的设计提供参考。     

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.