考虑剪力滞后的组合梁极限承载力计算

根据规范中组合梁截面在正弯矩作用下塑性极限承载力计算方法,提出新的塑性阶段有效宽度定义,根据混凝土翼缘中合力和合力作用点同时等效来计算有效宽度。采用试验研究和非线性有限元方法,分析简支组合梁在极限状态下跨中截面混凝土翼缘内应变和应力分布规律,给出简化表达公式。针对各种参数情况下的组合梁,计算塑性极限阶段混凝土翼缘有效宽度和矩形应力块高度,根据简化的取值结果,提出塑性承载力的计算方法。     

组合梁桥有效翼缘宽度国内外规范的比较分析

在进行钢-混凝土组合梁设计分析时,考虑到剪力滞效应的影响,常采用翼缘有效宽度的概念计算组合结构的应力和变形。就国内外不同规范对翼缘有效宽度的规定进行了比较,指出了制订翼缘有效宽度所考虑的基本因素,阐明了我国规范和其他规范的差别,并指出我国规范的不足之处。     

加劲钢板-混凝土组合悬臂板塑性阶段荷载分布宽度分析

塑性阶段的荷载分布宽度不同于弹性阶段,但在设计中普遍仅采用弹性阶段的荷载分布宽度。针对一种新型的组合板——加劲钢板-混凝土组合板,进行了足尺模型试验研究。利用非线性有限元方法,分析了组合悬臂板在弹性和塑性受力阶段的荷载分布宽度,并将结果与我国现行公路桥梁设计规范计算公式进行了比较。结果表明:在塑性极限状态,试验分析得到的荷载分布宽度比弹性阶段提高了44%,数值计算得到的荷载分布宽度比弹性阶段提高了61%。     

钢-混凝土组合梁翼缘板有效宽度分析

钢—混凝土组合梁桥的混凝土翼缘板中存在剪力滞后现象,因此在组合梁的设计计算中引入了有效宽度的概念。现行有效宽度计算公式的理论推导主要是基于平面应力分布,所反映的只是混凝土板中间层纤维的剪力滞后现象,忽略了纵向压应力沿混凝土板厚度方向的变化。文章提出一种考虑纵向压应力沿混凝土板厚度方向变化的计算有效宽度的方法,此方法可与有限元等结构分析方法结合运用。建立了一种组合梁桥的三维有限元分析模型,并提供了一个组合梁有效宽度的算例,其结果与实验结果吻合良好;与规范相比,本文计算的有效宽度值大幅度增加。     

双面组合连续梁裂缝扩展机理与裂缝宽度研究

钢-混凝土双面组合梁是一种新型组合结构。对3根钢-混凝土双面组合2跨连续梁模型进行加载试验和有限元数值模拟研究,测得上翼缘混凝土板裂缝扩展状况,发现其主要表现为负弯矩区上混凝土板弯曲裂缝;对裂缝扩展规律与机理进行分析探讨,得到裂缝宽度随荷载增加的变化曲线;建立模型梁平面问题的ANSYS分析模型,考虑钢梁与混凝土板、受拉混凝土与钢筋间的界面滑移以及混凝土受拉产生局部损伤直至退出工作的过程,通过测量节点位移的变化得到裂缝宽度,与试验实测结果吻合良好;通过数值计算获得最大裂缝宽度与下混凝土板厚的关系。     

板桁组合结构中混凝土桥面板有效宽度计算分析

板桁组合结构中混凝土桥面支持在钢桁梁上直接承受汽车荷载，桥面板在体系受力中存在较明显的剪力滞后现象，通过研究，采用有限元空间模型对芜湖长江大桥板桁阻合连续梁混凝土桥面板的剪力滞后情况进行了分析，以确定在板桁组合结构设计的平面分析计算中，板面板参与工作的有效宽度，研究结果表明，在芜湖桥连续梁板桁结构中，按空间有限元方法计算中的桥面板在正弯矩区有效宽度与英国规范BS5400计算结果相吻合，有效宽度比约0．90，而在负弯矩区BS5400的计算结果偏于保守，实际有效宽度比可按0．75取值。     

波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板组合箱梁的有效分布宽度研究

考虑混凝土顶板和钢底板不同的模量,结合变分法推导波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板(简称CSWSB)组合箱梁剪力滞效应的控制微分方程组和边界条件,建立CSWSB简支组合箱梁跨中集中荷载、均布荷载作用下剪力滞系数和有效分布宽度的计算公式,采用模型试验梁对2种荷载工况下单箱单室组合箱梁的剪力滞效应和有效分布宽度进行分析。研究结果表明:简支组合箱梁在集中荷载和均布荷载作用下剪力滞系数表达式正确,集中荷载作用下的剪力滞效应比均布荷载作用下的剪力滞效应明显,上翼缘板的剪力滞效应比下翼缘板的剪力滞效应明显;根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》计算CSWSB组合箱梁翼板有效分布宽度时,与理论计算局部差值达到了10%,富余量较小;与《钢-混凝土组合桥梁设计规范》计算CSWSB组合箱梁翼板有效分布宽度对比,整体差值率偏大,设计中应给予重视。     

单箱多室宽箱梁的翼缘有效宽度取值研究

以南宁大桥引桥为例,分别采用中国公路桥梁规范、美国AASHTO规范和有限元分析方法对比研究了桥梁在自重和移动荷载作用下典型截面的翼缘有效宽度。计算结果表明:在自重和对称移动荷载作用下,对于连续梁边跨和中跨跨中截面,翼缘有效宽度沿横桥向分布比较均匀,按中国规范得到的翼缘有效宽度相对误差在11%以内,而按美国规范计算的相对误差在10%~27%;对连续梁支点截面,按中国规范得到的翼缘有效宽度取值偏于保守,最大相对误差达40%,而按美国规范所得结果偏于不安全,相对误差达-38%;在偏载作用下,翼缘有效宽度沿横桥向变化较大,按中国规范得到的翼缘有效宽度在边跨和中跨跨中截面比实际要大,而美国规范相对保守。     

钢-混凝土双面组合连续梁的承载能力试验研究

对3根钢-混凝土双面组合2×2.9 m两跨连续梁模型进行试验研究,得到完整的荷载-挠度曲线.考虑交界面相对滑移的影响,利用ANSYS软件建模对组合梁进行结构分析;建立钢-混凝土双面组合梁截面弹性极限和塑性极限承载能力的简化计算方法.研究结果表明,采用该简化计算方法所得结果与实测结果较吻合,该方法可供工程设计参考.     

负弯矩作用下钢-混凝土组合与叠合梁静力性能试验研究

在钢-混凝土双面组合梁(DCB)的基础上,提出了钢-混凝土组合与叠合梁结构(CLB)。给出了CLB截面弯曲刚度、极限弯矩的简化计算方法。为进一步研究CLB结构的受力性能,设计了二根简支CLB和一根简支DCB模型,进行了反向加载试验,得到了完整的荷载-挠度曲线、典型截面正应变分布、钢筋混凝土顶板开裂情况和钢梁与混凝土顶板间叠合界面相对滑移曲线。研究结果表明:CLB结构的塑性极限承载能力低于DCB结构;正常使用阶段,二者的承载能力相当,但CLB结构的抗裂性能却远优于DCB结构:前者混凝土顶板开裂呈弯曲型,裂缝宽度窄,而后者混凝土顶板开裂基本呈轴拉型,裂缝宽度较大。CLB结构更适用于连续组合梁桥的负弯矩区。