等截面薄壁箱梁剪力滞效应的能量变分法解

在用能量变分法求解薄壁箱梁的剪力滞问题时,不同于以往假设箱梁的上顶板、悬臂板和下底板具有相同的纵向位移转角差函数,采用了三个不同的纵向位移转角差函数来反映薄壁箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,通过变分原理建立了薄壁箱梁弯曲变形的控制微分方程,并获得相应的解析解。结果与采用相同位移差函数的解析解和ANSYS有限元计算进行比较分析,验证了本文方法更合理。     

薄壁箱梁剪力滞效应分析综述

基于薄壁箱梁的受力和施工特点,从剪力滞现象产生的原因出发,分析了不同宽跨比及不同荷载形式对箱梁剪力滞效应的影响。介绍了剪力滞效应的分析方法,运用变分法和有限元法分别对变截面箱梁的剪力滞效应进行了分析。     

薄壁宽箱梁连续刚构桥车道荷载作用下剪力滞效应研究

近年来,因薄壁宽箱梁具有跨度大、质量轻、抗弯抗扭刚度大等优点在现代桥梁建设中被广泛应用,但薄壁宽箱梁却存在显著的剪力滞效应问题。因存在剪力滞效应的缺点,使宽箱梁在桥梁的设计和应用中受阻,为了得到不同车道荷载作用下剪力滞效应对薄壁宽箱梁桥的应力影响情况,文中以南圳大桥薄壁宽箱梁桥为计算实例,通过Midas/Civil 2015空间有限元软件对南圳大桥主桥进行结构分析,对薄壁宽箱梁在不同车道荷载作用下产生的剪力滞效应进行分析总结[6]。如在薄壁宽箱梁桥梁设计中忽略剪力滞效应的影响,将会漏掉箱梁腹板与翼缘板处剪力滞增加的正应力,因而导致腹板和翼缘板交接处的正应力过分集中而易造成桥梁局部破坏、失稳等问题;对实际工程中存在的的问题给出了建议,研究的结论将为今后薄壁宽箱梁的设计提供一定的参考。     

单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁剪力滞效应研究

由于单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁截面剪力滞效应与混凝土箱梁截面剪力滞效应相比有很大差异,并且波形钢腹板几乎承担了全部剪力,波形钢腹板的剪切模量也需要进行修正。为研究单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应,从波形钢腹板PC组合箱梁的受力特点出发,以满足剪力滞翘曲应力的轴向平衡条件,采用二次、三次抛物线定义了单箱双室、单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁的纵向位移差函数,利用势能驻值原理的能量变分法建立了波形钢腹板PC组合箱梁考虑剪力滞、剪切变形效应的控制微分方程组,并推导出简支梁、悬臂梁、连续梁在集中荷载、均布荷载作用下的解析解。通过解析法和有限元法分别计算了简支梁和悬臂梁的剪力滞效应,并研究了集中荷载和满跨均布荷载作用下的单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞分布规律,结果表明:采用二次抛物线剪力滞翘曲位移函数推导的剪力滞系数更为合理;单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁在跨中集中荷载下,波形钢腹板与混凝土顶、底板交界处的剪力滞效应较为突出;随着波形钢腹板PC箱梁室数的增加,剪力滞系数明显减少,且解析解与有限元数值解一致,表明了解析解的正确性,并通过分析给出了相应的剪力滞系数,可以为单箱多室波形钢腹板箱梁的设计计算提供参考依据。     

影响薄壁箱梁剪力滞系数的几何参数分析

该文采用有限元法分析了薄壁箱形截面梁的剪力滞效应，对影响箱梁剪力滞系数的几何参数进行了对比分析，得到了一些重要的结论，对桥梁设计与施工有一定指导作用。     

连续曲线箱梁剪力滞效应分析

该文采用空间板壳有限元法,系统分析了连续曲线箱梁桥的剪力滞效应规律及主要结构参数对剪力滞效应的影响;并编制了剪力滞系数实用计算表供工程设计参考,为完善现行桥梁规范中有关连续曲线箱梁剪力滞系数的计算提供了依据。     

剪力滞效应对钢-混凝土结合箱梁变形的影响

在组合结构已有的理论研究和实验基础上,通过引入钢-混凝土结合箱梁翼缘板剪力滞翘曲位移函数,推导了考虑剪力滞效应作用的结合箱梁曲率公式,探讨了剪力滞效应对梁体变形的影响,提出了结合箱梁剪力滞系数修正法,并结合实例验证该方法的精度.     

单箱多室波形钢腹板箱梁剪力滞研究

为客观准确地对单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应进行评价,结合单箱多室混凝土箱梁的计算特点,定义了波形钢腹板箱梁的剪滞翘曲位移函数,通过能量变分法建立了单箱双室和单箱三室波形钢腹板箱梁考虑剪力滞效应的基本微分方程。分别采用有限元方法和解析方法分析计算了范例的剪力滞效应,研究了跨中集中荷载和满跨均布载荷作用下截面的剪力滞分布规律,探讨了跨宽比对剪力滞效应的影响。研究表明,该解析解与有限元数值解吻合较好,但在箱梁顶底板与波形钢腹板接合处、外伸悬臂板边缘处有一些差异,需要进行修正。研究给出了相关的剪力滞系数,可以为波形钢腹板箱梁设计时的剪力滞系数取值提供参考。     

变截面薄壁箱梁剪力滞剪切变形效应分析

与文献[1]-[5]求解薄壁箱梁剪力滞问题不同，以REISSNER E^[6]提出的能量变分为出发点，在综合考虑剪力滞剪切变形效应的基础上，利用最小势能原理建立了薄壁箱梁的控制微分方程，在获得方程解析解后，导出了可广泛应用于变截面梁，连续梁剪力滞剪切变形效应分析的有限元列式，算例表明，该计算方法简捷，计算结果精度高，便于实际应用，具有很高的工程使用价值。     

薄壁箱梁剪力滞效应分析的组合单元法

针对薄壁箱梁剪力滞效应有限元计算单元自由度多,计算工作量大的的问题,提出一种考虑剪力滞效应的组合单元法.顶板采用平面板单元模拟,轴向位移插值函数取3次多项式;腹板及底板采用梁单元分析.为减少有限元分析的单元自由度数目,取顶板单元的节点位移参数为基本位移参数,腹板与底板的位移模式由顶板与腹板及腹板与底板的变形协调关系得到,最后通过变分原理得到组合单元的刚度矩阵.以一座实桥为工程背景,通过与有限元程序计算结果对比,得出此方法的计算精度较高,计算效率亦比较高.     

大悬臂多腹板宽箱梁受力特性研究

结合工程实际,应用有限元软件MIDAS/CIVIL分别建立杆系有限元模型和空间实体模型,对大悬臂、多腹板、宽箱室变截面箱梁在对称荷载作用下的剪力滞效应、偏载作用下的腹板受力不均匀效应进行分析。结果表明,截面上下翼缘剪力滞效应较为显著,按规范提供的有效翼缘宽度折减计算不能完全包络剪力滞效应的影响;同时,箱梁的偏载效应从跨中至支点方向逐渐增大。     

波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的理论与试验研究

基于能量变分法原理推导了波形钢腹板组合箱梁在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应计算公式,讨论了波高区混凝土的合理计算宽度取值问题;制作了2根模型梁、并进行了在集中荷栽和均布荷载作用下的加载试验,通过实测箱梁翼板的纵向应力分布来研究这种组合结构在外荷载作用下的剪力滞效应的变化规律;在此基础上利用空间有限元分析程序进行了数值分析.结果表明:剪力滞系数的理论值、模型实测值以及空间有限元计算值吻合良好,波高区混凝土按1倍波高进行取值计算时结果偏于安全;集中荷载相对于均布荷载而言,其剪力滞系数较大;结果证明了本文公式可用于波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应计算.     

变高度箱梁桥剪力滞效应的三结合分析法

应用初等梁弯曲理论公式与平面杆系有限元法以及有限条法程序相结合的方法,建立了分析变高度箱梁桥剪力滞效应的计算模型。从两个算例(连续梁桥和悬臂梁桥)的计算结果发现,应用本文模型算得的箱梁翼缘正应力沿横桥向的分布,与应用空间有限元法和有限条法算得的分布,吻合甚好。因此,本文方法具有实用价值,可供设计者选用。     

波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应

该文论述了采用空间有限元法分析波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应。在分析中考虑了集中力和均布力两种最典型的荷载工况。分析得到的结果与等代腹板的混凝土箱梁剪力滞效应进行比较,比较结果表明两者剪力滞变化规律相同,只是波形钢腹板组合箱梁的剪力滞系数略大。最后,根据分析结果得出一些有参考价值的结论。     

小半径大曲率连续弯钢箱梁桥受力性能研究

采用空间有限元方法,结合具体工程对立交工程中常见的小半径大曲率钢箱梁桥进行了研究分析,对其在不同荷载作用下的受力特性做了分析和比较,并对曲线钢箱梁桥的受力特点、剪力滞效应和实用计算方法进行了探讨,并提出了简化计算模式。结构分析表明:对于薄腹箱梁,增设横隔板是减小截面畸变变形的最优方案。可供同类桥梁的设计分析参考。     

曲线箱梁剪力滞效应的弹性分析

为准确分析曲线箱梁的受力特点,采用变分法对曲线箱梁的剪力滞效应进行弹性分析,同时考虑弯、扭、剪力滞耦合作用、曲率半径沿梁宽的变化和荷载横向分布等因素的影响,建立了曲线箱梁的总势能的表达式,推导出曲线箱梁的弹性控制微分方程和边界条件,并采用工程中常用的伽辽金法对微分方程进行近似求解。计算结果与有限条法计算结果和已有的试验值进行了对比验证,结果吻合良好,证明该分析方法能较为全面地反映薄壁曲线箱梁真实的力学性能。当曲率半径趋于无穷大时,可得到直线箱梁剪力滞效应的分析结果,因此,也是对直线梁桥剪力滞理论分析作了进一步补充,分析方法具有一定的通用性。     

基于能量变分原理的薄壁箱梁自振特性分析

以能量变分原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出箱形截面梁的控制微分方程和相应的自然边界条件,据此获得几种常用边界条件(简支、悬臂、连续、两端固支)的固有频率方程,提出一种能对工程中常用矩形薄壁箱梁自振特性进行分析的方法。通过算例将解析解与板壳有限元结果进行了比较,证明了该方法的有效性,所得公式比以往剪滞理论有一定发展,且为箱形梁桥动力特性的进一步研究奠定了理论基础。     

薄壁曲线箱梁剪力滞效用的有限元解法与实验研究

解释了箱梁的剪力滞效应并对其常用解法的优缺点进行了比较,介绍了有限元解法,利用SHELL63单元,运用ANSYS有限元分析方法对一具体箱梁进行分析,得出计算值与实验值吻合良好,可见利用ANSYS对薄壁箱梁剪力滞进行求解简单且可靠。