基于荷载试验的5跨连续刚构桥偏载增大系数研究

针对荷载试验理论计算时箱梁偏载系数取值问题展开研究,通过经验系数法、偏心压力法、修正偏心压力法等简化方法计算出相应的偏载系数,然后与实体有限元模型计算的结果进行对比,得出该单箱单室箱梁的偏载系数推荐取值为1.50;采用现场实测挠度值得出的偏载系数值和理论计算得出的偏载系数值进行对比,表明理论计算结果可靠;修正偏心压力法计算偏载系数在已有的计算方法中精度最高,与实测数据吻合性最好,计算偏载系数时,宜优先采用。     

预应力混凝土箱梁偏载系数试验研究

本文介绍了箱梁在偏心荷载下的力学行为、偏载系统简化计算的原理和3种简化计算方法，将各种计算值与某大桥箱梁静载试验的实测偏载系数和有限单元法计算值比较，推荐较合理的计算方法。     

预应力混凝土变宽箱梁偏载系数研究

介绍了单箱多室变宽箱梁在偏心荷载作用下的力学行为、偏载系数简化计算的原理和简化计算方法.并通过工程实例,将各种方法的计算结果与空间有限元法计算结果进行比较,最后推荐了在设计过程中应采用的较合理的计算方法.     

基于实测整体式箱梁桥偏载系数的统计分析

整体式箱梁桥偏载系数的简化计算及近似取值,是桥梁工程技术人员经常遇到的主要问题之一。以5座整体式不同桥宽、等截面的连续箱梁桥为研究对象,通过静力加载试验,对偏载加载工况实测挠度数据进行统计分析,基于实测荷载偏载系数,得出其特点及分布规律,为同类桥梁的检测设计提供依据。     

矩形钢管混凝土柱局部屈曲分析

在矩形钢管混凝土柱中采用薄壁钢板将引起局部屈曲,局部屈曲会降低钢管混凝土柱的强度、延性和抗弯刚度。主要分析在偏心荷载作用下,矩形钢管混凝土柱局部临界屈曲应力σcr的变化情况。因此,通过引入应力梯度系数φ来描述偏心距,并应用伽辽金法推导出了矩形钢管混凝土柱局部屈曲的临界应力公式。从公式可知,随着应力梯度系数φ的增加,矩形钢管混凝土柱中外包钢板的局部屈曲应力会减小。另外,完全的轴心压力对矩形钢管混凝土柱的局部屈曲是不利的。     

T形梁的组合板——梁桥荷载横向分布系数研究

根据现浇桥面板的T形组合简支板一梁桥结构特点,采用平面模型（偏心压力法、刚接板（梁）法）和空间模型（有限单元法）计算该组合简支板——梁桥荷载横向分布系数。运用通用结构分析软件ANSYS将该组合板——梁桥离散成空间有限元,分析该桥荷载横向分布系数变化规律,并将刚接板（梁）法及ANASYS解法计算结果与实测结果进行对比研究。研究结果表明：偏心压力法不适于计算该类组合板梁桥荷载横向分布系数;刚接板（梁）法全桥各截面采用同一横向分布系数并不精确,而ANSYS计算结果能与实测值较好的吻合;同时提出了适合该类桥型的横向分布系数计算方法,并建议了更加准确的计算方法。     

钢筋砼长柱偏心距增大系数计算方法比较

偏心距增大系数是钢筋混凝土长柱承载力分析的重要参数,根据各国不同的计算方法,以两个理想模型和一个实际工程为例,分析了长细比和偏心距对柱的偏心距增大系数的影响规律,比较了各国计算方法的差异,阐述了长柱的工作机理、破坏过程,为探索新的简化计算方法提供参考.     

某单箱双室道岔连续梁偏载效应研究

在道岔连续梁设计中,一般采用土木工程专业有限元分析软件(类似的软件有Midas Civil、BSAS和桥梁博士等)进行计算分析,而这类软件的梁单元模型需要利用偏载系数来考虑偏心荷载作用下的偏载效应。利用Midas FEA软件建立单箱双室道岔连续梁的全梁实体单元模型,在偏心ZK荷载作用下,获取准确的偏载系数,用以指导设计。通过分析认为:在挠度验算和支座吨位选取时,需要考虑活载的偏载效应;在实际设计中,如果之前没有可以借鉴的类似桥梁设计例子,建议采用板壳或实体单元模型获取准确的偏载系数。     

宽幅装配式T梁桥荷载试验及横向分布分析方法研究

为了解决宽幅装配式T梁桥荷载横向分布系数计算问题,以一座跨径为3×20m宽幅装配式T梁桥为依托,采用刚接梁法、修正偏心压力法、G-M法和梁格法四种方法分别计算其主梁的影响线和荷载横向分布系数,分析桥梁结构的横向受力规律及荷载横向分布系数计算方法的适用性,并与该桥荷载试验实测值进行了对比,结果表明:刚接梁法和G-M法计算结果与实测值相比误差小,最大误差仅为4. 5%,而修正偏心压力法其相对误差较大,故推荐使用刚接梁法或G-M法计算宽幅装配式T梁桥荷载横向分布系数。     

刚接板法在单箱多室箱梁偏载系数计算中的应用

单箱多室宽箱梁空间受力效应明显,在偏心荷载作用下由扭转引起的应力比窄桥大的多,采用窄桥计算方法进行工程设计不能保证结构安全,目前采用建立空间杆系模型或者建立实体单元空间有限元模型来进行结构计算较多,这两种方法实际应用时均有缺点,本文提出采用刚接板(梁)法计算单箱多室箱梁偏载系数,并与实体模型进行对比,发现其与实体模型计算结果吻合较好,具有一定的工程实用性。     

箱梁的横向分布试验研究

为检验某箱梁在使用荷载作用下的受力及变形性能,对其进行荷载试验研究,并与修正偏心压力法的计算结果互相验证。结果表明,采用修正的偏心压力法对该种桥型进行简化计算能够满足工程精度的要求。     

侧向荷载下钢筋混凝土圆形桥墩抗裂性能研究

在分析钢筋混凝土构件抗裂性能材料力学原理的基础上,对比研究了截面抵抗矩塑性影响系数γ的计算方法和取值;考虑混凝土截面开裂时截面高度对其塑化系数α影响,根据圆形截面上力和力矩的平衡原理,推导了圆形钢筋混凝土桥墩在横向静载作用下的压弯模型开裂荷载计算公式;基于撞击荷载作用下材料动态本构关系,提出桥墩动态抗裂性能分析模型与开裂荷载计算方法;通过钢筋混凝土圆形桥墩模型的侧向静载及撞击试验对该方法和计算公式进行了验证,并讨论了轴向力对钢筋混凝土圆形截面抗裂性能的影响。     

基于风致响应的高层建筑等效静力荷载研究

为研究风荷载作用下高层建筑动力响应对其顺风向等效静力风荷载的影响,基于结构风致响应动力学理论、脉动风速功率谱密度函数与相干函数的维纳辛钦关系及脉动风速准定常关系,采用随机振动振型分解方法对高层建筑的风致响应进行了研究. 首先,对高层建筑的平均风响应、背景风响应和共振风响应进行了理论分析,并推导出了沿结构高度分布的高层建筑顺风向等效静力风荷载理论计算公式;其次,通过对理论公式中各参数对计算结果的影响进行分析,提出了便于实际应用的高层建筑顺风向等效静力风荷载简化计算方法;最后,设计了4个典型高层建筑算例模型,并与阵风荷载因子法（gust load factor method,GLF）和惯性风荷载法（inertial wind load method,IWL ）进行对比,研究了本文方法的可靠性和有效性. 研究结果表明:当结构高度小于250 m时,3种方法所计算出的分布风力、剪力响应和弯矩响应偏差要大一些,GLF法计算结果最大,IWL法的计算结果最小,本文方法介于二者之间;当结构高度大于350 m时,分布风力的偏差在15%以内,对于剪力响应和弯矩响应的偏差在10%以内;本文方法与IWL法在剪力响应方面的差异率在–1%～18%之间,与GLF法的差异率在–12%～5%之间;本文方法与IWL法在弯矩响应方面的差异率在–6%～10%之间,与GLF法的差异率在–16%～5%之间.      

横梁预应力束的平弯对混凝土斜拉桥边箱斜腹板的影响

分析了采用双边箱主梁截面的混凝土斜拉桥张拉横梁平弯预应力束时边箱斜腹板混凝土出现的横桥向裂缝,基于弹性理论分析了这种情况下混凝土主拉应力。假设预应力束的平弯曲线为直线,用直线段上的均布荷载代替预应力束对斜腹板的作用,采用无限大板作用集中力的弹性力学公式,通过对直线段上应力积分和坐标变换,求得了估计这种情况下的斜腹板混凝土主拉应力的公式,并据此提出减小主拉应力的方法。理论分析结果显示,将预应力束的平弯曲线用直线代替产生的误差不超过2％,该公式计算结果与有限元结果及实测数据比较表明,主拉应力的计算误差小于0．2MPa,结果满足工程精度需要,该方法可行。     

方中空不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能

为促进方中空不锈钢管混凝土构件在土木工程中的应用，以不锈钢外管厚度和混凝土强度为变量的6组试件为研究对象，首先，进行轴压试验，得到了不同试件在轴压荷载作用下的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线，并进一步分析了不锈钢方管宽厚比、核心混凝土强度以及不锈钢方管约束效应系数对方中空不锈钢管混凝土短柱极限承载力的影响；然后，初步讨论了倒角对强度和延性的影响，提出了避免内管先于外管屈曲的最小厚度计算方法；最后，基于试验结果以及已有文献数据，采用拟合方法推导了方中空不锈钢管混凝土短柱的抗压承载力计算式，并与已有文献的简化模型及国外主要规范的计算结果进行对比.研究结果表明：试件宽厚比由34.9降至20.9，极限承载力的提升率平均为98.5%，核心混凝土强度由C40提升至C60时，试件极限承载力的提升率平均为7.3%；短柱的轴压极限承载力随约束效应系数近似呈线性增加，约束效应系数ξ越大，短柱的承载力越高；本文得到的计算式可以较好地预测方中空不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力.     

基于有限单元法的弹性抗滑桩内力计算

以基于有限单元法,提出一种新的基于温克尔弹性地基抗滑桩内力计算模式,在不需要滑动面处的连续性条件且能克服差分法的局限性下,计算出抗滑桩桩身处的最大弯矩.本文通过简化计算公式的推导,即可以缩短计算工时,同时易于掌握,可为类似工程的计算分析提供参考.     

平面二次包络环面蜗杆传动强度计算

为了简化平面二次包络环面蜗杆传动承载能力的计算方法,基于Hertz理论,应用线性回归法和插值法,推导了平面二次包络环面蜗杆传动接触强度计算公式;考虑齿间载荷分配系数的影响,修正了普通圆柱蜗杆传动弯曲强度计算公式;根据蜗杆副有限元网格模型,分析了轮齿应力分布.结果表明:解析式计算的平面二次包络环面蜗杆传动接触强度(弯曲强度)比有限元分析结果大6%~16%,满足工程使用的要求;蜗轮齿面接触应力沿接触线呈倾斜L型分布;蜗杆载荷从1 N.m增大至额定值时,5对齿啮合的最大齿间载荷分配从32.4%降至27.5%.     

下承式拱桥合理拱轴线的解析解与计算方法

为了得到下承式拱桥合理拱轴线的解析解与计算方法，建立了恒载作用模式和合理拱轴线微分方程，得到合理拱轴线的解析解；在解析解的基础上，定义了主拱恒载占比系数，得到了基于矢跨比和主拱恒载占比系数的合理拱轴线快速求解计算方法；采用拱桥设计规范、工程案例与相关研究成果，验证了本文方法的可靠性。研究结果表明:下承式拱桥的恒载作用模式可等效为连续均布恒载+主拱恒载的形式，合理拱轴线为悬链线，相应的拱轴系数由矢跨比和主拱恒载占比系数共同决定；拟合出的不同矢跨比下的拱轴系数与主拱恒载占比系数的函数关系式为线性相关关系，决定系数大于0.99，说明拟合公式准确；工程中下承式拱桥矢跨比范围为1/3~1/8，相应的拱轴系数范围为1.000~1.792，常见的矢跨比范围为1/4~1/5，相应的拱轴系数范围为1.000~1.465，与工程案例中拱轴系数统计结果的吻合度较高，说明计算结果可靠；工程中常见主拱恒载占比系数范围为0.1~0.5，对应的拱轴系数范围为1.102~1.364，与拱桥设计规范中的取值范围接近，证明了规范取值的合理性；当主拱恒载占比系数小于0.5且矢跨比小于1/7，或主拱恒载占比系数小于0.1时，拱轴系数接近于1.000，即合理拱轴线可采用二次抛物线；利用查表法或简化公式法，可以快速求得合理拱轴线方程；与已有研究成果相比较，主拱截面弯矩、偏心距和偏心距平方和的偏差均在5%以内，证明了本文计算方法的正确性。      

组合梁挠度计算的新方法——有效刚度法

要精确计算弹性剪切连接时组合梁的挠度较为复杂,因而很难得到任意荷载作用下的解析解,一些常用荷载作用下的解析解冗长,计算繁琐.为此,GB 50017—2003《钢结构规范》中提供了一种较为简便的计算方法——抗弯刚度折减法,但用该方法计算时,精度不高,适用范围有局限.为此,提出了组合梁挠度计算的一种新方法——有效刚度法.该方法计算简便、力学概念清晰,且计算精度很高,与精确解析解的误差不超过1.0%;此外,还能给出组合系数的值,能非常直观地评价组合梁组合作用的大小;该方法对剪切连接件的刚度无任何限制,其变化范围可以从趋近于0到无穷大.     

开挖方法影响下的深埋隧道形变压力计算方法

为了研究开挖方法对围岩形变压力的影响,采用理论分析、文献调研及现场测试方法明确了其对围岩形变压力的影响规律;根据相应变化规律,基于多元非线性回归方法,考虑围岩级别、隧道跨度及隧道开挖方法因素建立了围岩形变压力定量计算公式;对54座隧道的205个实测形变压力断面数据（108个大型机械化配套大断面开挖施工监测断面、97个常规分部开挖施工监测断面）进行分析.结果表明:采用大型机械化大断面开挖方法,隧道开挖后围岩稳定,所产生的围岩形变压力小;采用常规机械化分部法开挖方法,所产生的围岩形变压力大;围岩形变压力计算公式中开挖方法影响系数k_c的取值范围为1.00～1.15,且围岩级别越大,k_c取值越大,开挖方法对围岩所产生形变压力的影响越明显.