竖向加劲肋间距及腹板鼓曲对钢板梁承载力影响的研究

为了考察竖向加劲肋间距和腹板鼓曲对钢板梁极限承载力的影响,在考虑腹板初始鼓曲及取四种竖向加劲肋间距的情况下,用有限元法计算了钢板梁的纯剪和纯弯极限承载力及腹板鼓曲的变化情况,并与无鼓曲的结果进行了比较.由计算结果可知,竖向加肋间距对纯弯极限承载力影响较小,对纯剪极承载力有一些影响;而腹板鼓曲对纯弯和纯剪极限承载力的影响则可不予考虑.     

铁路钢板梁的承载力极限状态分析及抗力分项系数的确定

在研究无纵向加劲钢板梁极限承载力的基础上，本文研究纵向加劲铁路钢板梁在纯剪、纯剪和弯剪复合作用下的极限承载力，给出了计算公式。在计算可靠度指标的基础上，确定了抗力分项系数。按老规范的允许应力法和本文的极太态法分别对比设计了６片不同的钢板梁。结果表明，极限状态法设计的梁比允许应力法经济、合理可靠，本文成果已纳入新规范。     

波形钢腹板PC组合箱梁剪切屈曲性能研究

研究目的:波形钢腹板预应力箱梁中波形板处于纯剪受力状态,波形钢腹板的抗剪承载力由截面的剪切屈曲强度控制。本文采用一致缺陷模态法进行波形钢腹板缺陷模拟,并计入材料非线性和几何非线性,在此基础上研究波纹形状、腹板整体外形尺寸对波形钢腹板剪切屈曲极限承载力和屈曲模态的影响,为相关桥梁的计算提供一定的参考。研究结论:通过对比理论公式及模型分析结果,得出了波形钢腹板随板厚、波高、斜板倾角、直板段宽度及梁高等的变化趋势。     

钢筋混凝土T梁斜截面抗剪性能试验研究

重载铁路部分32 m预应力混凝土T梁腹板斜向开裂现象日渐突出。为了深入探究铁路典型T梁斜截面抗剪性能，设计制备了1片跨度5.0 m的钢筋混凝土模型梁，通过静载试验研究混凝土抗裂性能和斜截面开裂后梁体的力学性能。结果表明：不考虑塑性系数时纯弯段混凝土弯曲抗拉强度大于轴心抗拉强度，腹板斜截面混凝土抗拉强度与混凝土轴心抗拉强度接近；不考虑塑性影响的剪弯段混凝土弯曲抗拉强度略低于轴拉强度；模型梁斜截面开裂后，在外荷载作用下斜裂缝宽度变化沿梁高方向的分布无明显规律。当荷载达到剪压破坏抗剪承载力理论值时，箍筋屈服，梁体未发生剪压破坏。经过3次循环静载作用后，梁体纵筋未屈服，纯弯段上缘混凝土仍处于正常工作状态。     

单压作用下四边简支加劲曲板的极限承载力

设置有加劲肋的曲线钢板（加劲曲板）已在钢箱梁中逐渐得到应用,但关于此种曲板极限承载力的研究尚不充分,且设计规范对此也并无相关规定。为此,采用数值分析方法,建立单压作用下四边简支U肋加劲曲板模型,计算并分析初始缺陷、曲率参数、长宽比、肋间距和母板厚度对加劲曲板极限承载力的影响。结果表明：单压作用下四边简支加劲曲板的极限承载力对几何缺陷类型不敏感,有无缺陷的承载力偏差不超过4%;肋间距较小时,极限承载力受曲率参数影响较小,而当肋间距较大时,极限承载力随曲率参数的增大先减后增,曲率参数较大的加劲曲板通常具有较高的极限承载力;加劲曲板极限承载力随母板厚度增加而增大,但受长宽比的影响不明显。     

带肋方钢管混凝土偏压构件承载力计算方法研究

带肋方钢管混凝土是指在方形钢管中设置纵向加劲肋后再填充混凝土而形成的构件,与无肋方钢管混凝土构件相比,由于加劲肋阻碍了管壁局部屈曲的产生,其承载力和延性都有所提高.在前期有限元计算的基础上,对带肋方钢管混凝土轴压、纯弯、偏压构件的承载力进行了参数分析,计算过程中考虑了焊接残余应力和初始几何缺陷的影响,提出了轴压、纯弯、偏压构件承载力计算公式.对于轴压构件,考虑了较大宽厚比使构件承载力降低,及加劲肋使构件承载力提高.对于纯弯构件,考虑了加劲肋对承载力的贡献.对于偏压构件,修正了长细比对承载力的影响.所有的计算公式与无肋方钢管混凝土承载力的计算公式相衔接.最后,将公式的计算结果与试验结果进行比较,两者符合良好,这些公式可为有关工程实践提供参考.     

焊接残余应力对钢板梁极限承载力的影响

用作者提出的钢板梁面内极限荷载的半解析初应力解法，定量地分析了残余应力对钢板梁面内极限承载力的影响，并与试验结果进行了比较，数值结果表明，残余应力降低钢板梁的极限承载力在１０％以内。     

对桥规钢板梁腹板稳定性检算的修订建议

根据国内外研究成果，利用承载力极限状态理论，提出了钢板梁腹板屈曲的验算方法，并对《铁路桥涵设计规范》（ＴＢＪ２—８５）中有关条文提出了修订建议。     

腹板受损U型梁承载力及破坏机理分析

研究目的:为研究腹板损伤情况下U型梁的竖向承载力,采用显式动力分析软件LS-DYNA建立简支U型梁精细有限元模型,并根据足尺模型试验结果对有限元模型进行校核验证。通过在U型梁翼缘一定范围内施加侧向位移荷载,模拟U型梁腹板在极端状况下不同程度的损伤,并对不同腹板损伤程度的U型梁承载力进行分析。研究结论:(1)随着腹板损伤程度的提高和损伤范围的扩大,U型梁竖向变形刚度和承载力呈显著下降趋势,最大下降幅度达到53%和44%;(2)随着底板挠度增加,U型梁受损一侧腹板首先出现较大的面外变形,在腹板受损薄弱截面继而出现竖向贯通裂缝,最终结构发生非对称弯曲失稳破坏;(3)U型梁腹板对于结构整体竖向承载力贡献明显,在桥梁结构设计和运营阶段对腹板的防护设计要尤为重视;(4)本文研究可为U型梁桥的防撞设计提供一定参考。     

钢板梁面内极限承载力的半解析初应力解法

根据钢板梁腹板平面内荷载作用下的工作，拟定板梁弯曲，剪切及腹板面外翘曲位移函数，考虑几何非线性，腹板初始曲度及横向加劲肋的面外弯曲刚度，由势能驻值原理建立板梁的平衡方程，文中计算结果与实测结果接近，得出一些有关板梁承载能力的结论，与梁的工程设计理论一致。     

工字梁剪切承载力的非线性有限元计算

本文研究钢板梁剪切承载力问题的特点和国内外的研究现状及存在问题。提供了用ADINA模拟工字梁，由加载至丧失承载力全过程的非线性有限元计算模式和具体做法。该法已用于50多根工字梁的计算，较好地反映了翼缘．横肋等各种因素对剪切承载力的影响。计算结果与试验值能很好吻合。该法为比较、修正国内外现有计算公式，在我国的设计规范中引入这一内容打下了基础。     

带肋方钢管混凝土纯弯力学性能研究

通过带肋方钢管混凝土在纯弯状态下的试验研究,所设置纵向加劲肋能显著改善构件的延性,提高构件的后期承载力.利用有限元软件ABAQUS对纯弯构件的荷载一变形关系进行计算,计算结果和试验结果吻合较好.通过分析带肋方钢管混凝土纯弯构件在整个受力过程中的工作机理以及比较无肋与带肋构件跨中截面的应力分布,说明了带肋构件具有良好的抗弯性能.     

侧向撞击作用下U形梁抗倾覆稳定性与失效模式

在对国内外相关规范关于桥梁抗倾覆稳定性计算方法与脱轨荷载调查分析的基础上,计算了U形梁在保持抗倾覆稳定性下的最大侧向碰撞荷载,对比了欧洲规范EN 1991-1-7:2006和TB 10002-2017《铁路桥涵设计规范》中U形梁的抗倾覆稳定性计算式。基于有限元分析方法对腹板侧向承载力进行仿真分析,明确了U形梁在侧向撞击作用下的失效模式。研究结果表明:2种规范计算得到的最大侧向碰撞荷载有所差异,但均大于3.5 MN;列车脱轨情况下的脱轨荷载模式和作用位置对U形梁抗倾覆稳定性的影响显著;U形梁跨中区域加载侧的底板和腹板在侧向位移加载模式下发生了大面积塑性损伤,腹板还发生了明显的侧向变形;U形梁在侧向撞击作用下的失效模式表现为腹板侧向承载力达到极限而发生破坏,通过拟静力分析确定U形梁腹板侧向极限承载力为1.5 MN,结构整体不会倾覆失稳。在设计和使用阶段应对U形梁腹板的损伤和承载力评估予以重点关注。     

T形截面RPC简支梁抗剪性能试验及有限元分析

为了研究T形截面RPC简支梁抗剪性能,开展6根配置HRB500级钢筋的RPC简支梁抗剪试验,包括3根矩形梁和3根T形梁。采用ANSYS分析软件对T形截面高强钢筋RPC梁的受力性能进行模拟,探讨其本构关系及模型建立,并将有限元计算结果和试验结果进行比对分析。结果表明:ANSYS建立的模型能较好地模拟T形截面RPC梁的抗剪受力性能,采用T形截面可以提高RPC梁的抗剪承载力及抗变形性能,T形截面RPC梁的抗剪承载力较矩形截面RPC梁分别提高27.26%、21.03%、11.33%;翼缘宽度对T形高强钢筋RPC梁抗剪性能有较大影响,当翼缘宽度与腹板宽度比值为2时,梁的抗剪承载力提高最大,配箍率为0和0.25%的T形截面RPC梁抗剪承载力较矩形截面RPC梁分别提高29.2%和11.54%,翼缘宽度对T形截面RPC无腹筋梁抗剪承载力的影响更为显著,但影响程度并不呈线性关系。     

轮压对铁路钢板梁承载力影响的研究

利用有限元法分析了轮压作用下铁路钢板梁上产生的局部荷载，根据弹性稳定理论，分析了局部荷载对钢板梁极限承载力的影响，并对铁路钢板梁的设计提出了建议。     

轮压对铁路钢板梁承载力影响的研究

利用有限元法分析了轮压作用下铁路钢板梁上产生的局部荷载，根据弹性稳定理论，分析了局部荷载对钢板梁极限承载力的影响，并对铁路钢板梁的设计提出了建议。     

L形加肋钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

为考察不同加肋形式对L形钢管混凝土轴压力学性能的影响,共设计8根钢管混凝土轴压短柱试件(2根无肋,6根加肋),进行加压试验,并对比所有试件受压后的截面破坏模态、屈曲形态和位置以及荷载-纵向应变关系曲线,通过ABAQUS有限元软件进行仿真建模,并结合有限元计算轴压全过程曲线、钢管与混凝土的相互作用力分布以及钢管截面上的应力云图纵向分布情况对不同加肋形式构件进行轴压工作机理分析。结果表明:钢管外壁鼓曲、焊缝开裂是8根L形钢管混凝土轴压试验构件在破坏时的普遍表现;布置纵向加劲肋能显著提高试件的极限承载力和延性;对于间断加肋试件,减小其肋间间距可显著提升试件的约束效果;设置在阴角处的加劲肋对提升试件受压性能的效果不明显;钢管对混凝土的约束在无肋试件中主要集中在角部,加肋试件的约束主要集中在肋与角部处;综合考虑焊缝数量、加劲肋面积以及加肋后效果,L-WR-5的加肋方式最优。     

小直径剪力钉抗剪性能试验研究

为研究小直径剪力钉的受力性能及破坏形式，按照某种组合结构的剪力钉内部参数（包括剪力钉间距、钢板厚度）设计并制作3组共6件小尺寸剪力钉进行推出试件试验，从而分析其破坏过程、抗剪承载力、滑移、剪力钉轴向应变等力学行为，并与不同规范计算得到的剪力钉抗剪承载力进行对比。结果表明：小直径推出试件破坏模式均为一侧剪力钉根部被剪断；剪力钉下侧混凝土出现细小裂纹；提高剪力钉焊接处钢板厚度会减小极限承载力时的滑移；试件平均单钉抗剪承载力为27.9 kN，欧洲规范计算值与试验值吻合较好。     

基于桁架-拱模型的钢筋UHPC矩形梁抗剪承载力计算方法

超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete, UHPC)在铁路桥梁中有着广阔的应用前景，UHPC梁的抗剪承载力计算是UHPC结构设计的重要部分。针对钢筋UHPC矩形梁，利用数值分析方法，分析剪跨比、纵筋配筋率、箍筋配筋率、钢纤维掺量等各因素对梁抗剪承载力的影响；在传统桁架-拱模型的基础上单独考虑钢纤维的增强作用，把钢纤维作为桁架模型中的受拉斜腹杆并根据厚壁圆筒原理推导钢纤维提供的抗剪承载力，结合UHPC的材料特征和UHPC矩形截面构件的抗剪设计特点，建议斜压腹杆倾角和软化系数等关键参数的取值，提出能考虑钢纤维掺量和几何特征的UHPC矩形梁抗剪承载力计算公式；以国内外147根UHPC矩形梁的抗剪试验结果验证计算方法的正确性和适用性。结果表明：建议的UHPC矩形梁抗剪承载力公式计算结果与实测值吻合较好，相比常用的国外UHPC结构设计规范建议方法，方法得到的结果与实测值更为接近；钢纤维对梁的抗剪承载力有显著贡献；纤维掺量和纤维几何特征对梁的抗剪承载力有明显影响。     

高强钢筋钢纤维RPC简支梁受剪承载力试验性能研究

为了探究RPC简支梁受剪承载力的影响性能,通过对6根2组剪跨比为2.25和3.0的矩形梁进行受剪性能试验,分析2组不同剪跨比的试验梁,其配箍率对受剪承载力的影响;将试验结果与普通钢筋混凝土修正压力场公式,以及我国规范公式的计算结果进行对比分析;考虑配箍率与钢纤维的影响,修正RPC主拉应力-应变本构关系,并编制程序进行迭代计算,得出钢纤维对承载力的贡献率。研究发现:配箍率和剪跨比对试验梁承载力的影响均比较明显。配箍率≤0.252%时,配箍率越大,试验梁的受剪承载力越大,但随着配箍率的继续增大,试验梁呈弯剪破坏趋势,配箍率-荷载曲线趋于平缓;钢纤维对RPC梁抗剪承载力的影响不容忽视,而且对无腹筋梁的影响大于有腹筋梁;基于修正压力场理论模型的改进计算程序用于计算高强钢筋RPC梁的抗剪承载力,其理论值与试验值吻合良好,具有一定的可信度和实用性。