波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥施工期剪力滞 效应分析

为研究波形钢腹板部分斜拉桥在悬臂施工阶段主梁的剪力滞规律,以某单箱四室斜腹板波形钢腹板部分斜拉桥为实例,采用Midas/FEA有限元软件建立精细有限单元计算模型,研究悬臂施工阶段主梁的剪力滞效应分布规律。计算结果表明:在主梁最大悬臂状态,悬臂根部截面主梁顶板的应力分布最不均匀,剪力滞系数最大,其剪力滞系数离开悬臂根部后迅速减小,然后经历增大减小再增大的过程;梁段顶板在自重、斜拉索、预应力荷载共同作用下截面剪力滞效应受预应力荷载效应控制,均多呈现正剪力滞效应;主梁施工过程中,截面剪力滞效应规律不变;在桥梁施工过程分析时以主梁最大悬臂状态下的箱梁顶底板剪力滞系数为参考。     

腹板倾斜角度对连续-刚构组合梁桥剪力滞效应的影响

基于空间有限元法,以湘府路湘江大桥为背景,利用有限元结构程序Midas Civil和Midas FEA分别建立了连续-刚构组合体系桥的全桥杆系模型和局部三维实体模型,通过改变连续-刚构桥斜腹板倾斜角度,分析了箱主梁在恒载工况下的关键截面剪力滞效应的变化规律。计算结果表明：在单箱三室宽箱梁中,腹板倾斜角度的变化对墩梁截面顶、底板剪力滞效应的影响大于跨中截面顶、底板剪力滞效应的影响。     

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。     

扁平钢箱梁剪力滞效应分析

利用有限元法研究了扁平钢箱梁在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应。结合扁平钢箱梁设计参数的合理取值范围,分析了截面宽度和高度、顶板和底板厚度、纵隔板与横隔板的厚度和间距等参数对剪力滞效应的影响。根据理论分析结果,应用回归分析法提出了扁平钢箱梁剪力滞系数的实用计算公式,并将计算结果与有限元分析结果进行对比分析。分析结果表明：跨宽比对剪力滞系数影响最显著,当跨宽比由1．786增大至8．926时,顶板与底板处的最大剪力滞系数分别由1．40、1．32减小为1．07、1．06,减少约20％;当纵隔板厚度由10 mm增大至30 mm时,剪力滞系数在边腹板处减小约7％,而在其他位置变化小于1％;纵隔板间距与梁宽比由0．430增大至0．582时,剪力滞系数增大约9％;其他参数变化对剪力滞系数的影响均可忽略。实用计算公式的计算结果与有限元分析结果的相对误差小于1％,说明公式计算精度较高,满足工程计算要求。     

箱桁组合钢梁斜拉桥剪力滞效应分析

以某在建大跨度公铁两用斜拉桥为背景,建立了箱桁组合整体有限元模型。对整体钢箱桥面的剪力滞效应进行了分析,并研究横隔板间距、桥面板厚度和箱梁截面高度等参数对桥梁剪力滞效应的影响规律。结果表明:箱桁组合钢梁中整体钢箱桥面存在一定的剪力滞后现象,边跨由于应力水平较低和支座处受力复杂导致剪力滞后效应较明显,过渡墩支点处最大应力不均匀系数为9.27;中跨大部分节段剪力滞后效应较小,顶板应力不均匀系数在1.06左右,底板应力不均匀系数在1.09左右,顶板应力均匀程度高于底板;从中跨跨中向桥塔方向,应力不均匀系数逐渐减小;随着横隔板间距、桥面板厚度和截面高度的增大,顶、底板应力不均匀系数减小,其减小值在5%以内。     

波形钢腹板PC组合箱梁桥的挠度计算与分析

为研究箱梁剪力滞效应和钢腹板剪切变形对波形钢腹板PC箱梁桥挠度的影响,基于能量变分法对该桥型的挠度计算进行了分析.首先,从箱梁翼板的面内剪切变形和弯曲剪力流的分布规律出发,在理论上推得可同时考虑箱梁剪力滞效应和钢腹板剪切变形的纵向位移函数;其次,以所得的纵向位移函数为基础,运用能量法推导出该桥型的挠度计算公式,并用模型试验及有限元法对公式的正确性进行了验证;最后,分析在箱梁宽跨比和钢腹板高度变化时,在不同荷载类型作用下,箱梁剪力滞效应和腹板剪切变形分别对波形钢腹板PC简支和连续箱梁桥挠度的影响.研究结果表明:当宽跨比为0.108~0.650时,在集中荷载作用下,剪力滞效应和钢腹板剪切变形对波形钢腹板PC连续箱梁桥的挠度影响较大,不可忽略;当宽跨比为0.108~0.650时,在均布荷载作用下,波形钢腹板PC简支和连续箱梁桥仅需考虑波形钢腹板剪切变形对其挠度的影响,只有在特定的宽跨比和特定的波形钢腹板截面高度下,才需要考虑剪力滞效应对其挠度的影响.      

变截面连续箱梁铁路桥的剪力滞效应分析

利用有限元分析软件ANSYS对列车和桥梁组成的系统进行模拟,建立变截面连续箱桥模型,研究了列车荷载作用下该梁桥的剪力滞效应.结果表明:在列车静荷载作用下,桥梁截面顶板和底板,均在与腹板交接处出现了截面最大应力,是正剪力滞效应,但在中跨根部底板出现了负剪力滞效应.在列车动荷载作用下,同一位置剪力滞系数的变化幅度较小;而且无论是顶板还是底板,总有剪力滞系数变化相反的位置出现,即一个区域的剪力滞系数升高,必会引起某一区域的剪力滞系数减小.     

等截面连续箱梁剪力滞效应研究

以等截面连续箱梁为工程背景,采用有限元分析方法,研究不同荷载形式、宽跨比和宽高比对等截面连续箱梁剪力滞效应的影响。研究结果表明:在集中力和均布荷载作用下,连续箱梁呈现明显的正剪力滞效应;在相同荷载作用下,连续箱梁跨中截面顶板和底板的剪力滞系数峰值较支点处截面大;连续箱梁宽跨比和宽高比越大,其剪力滞效应越明显。     

变截面悬臂箱梁剪力滞效应研究

以变截面悬臂箱梁为工程背景,利用有限元分析方法,研究不同宽跨比、宽高比和承托长度对变截面悬臂箱梁剪力滞效应的影响规律。研究结果表明:宽跨比和宽高比对悬臂箱梁顶板剪力滞效应影响显著,随着宽跨比和宽高比的增加,悬臂箱梁锚固端截面顶板的剪力滞系数增加;悬臂箱梁结构设置承托,能够削弱箱梁顶板的剪力滞效应,且随着承托长度的增大,箱梁顶板的剪力滞效应逐渐减弱。     

箱梁剪力滞效应的横向效应

采用MIDAS软件对箱梁结构进行了梁杆系和板单元的有限元分析比较,通过相同截面的连续梁和悬臂粱,分析了箱梁截面剪力滞效应的横向效应,并得出:箱梁在腹板与顶底板的连接处设置承托十分重要;在设计中考虑有效分布宽度后,仍要注意腹板处的应力峰值.     

基于正交分析的双面组合连续箱梁剪力滞效应影响因素研究

考虑宽跨比、截面高度、翼缘板外伸长度、荷载类型等影响剪力滞效应的主要因素,采用正交分析方法对钢-混凝土双面组合连续箱梁进行试验设计,对设计工况进行数值仿真试验,并对计算结果进行正交分析。研究结果表明,荷载形式对双面组合箱梁剪力滞系数的影响最大,宽跨比的影响次之,而截面几何尺寸的因素如截面高度和翼缘板外伸长度在工程实用范围内的影响很小。通过统计回归,得到了弹性阶段钢-混凝土双面组合连续箱梁上翼缘有效宽度的无量纲计算公式。     

基于Reissner原理的波形钢腹板箱梁约束扭转分析

为更加合理地分析波形钢腹板箱梁约束扭转效应,考虑波形钢腹板的褶皱效应推演了翘曲正应力和剪应力计算式,应用Reissner原理建立了波形钢腹板箱梁约束扭转控制微分方程,给出了不同于乌曼斯基第二理论的翘曲系数公式. 通过简支梁数值算例验证了所推导公式的正确性,并分析了腹板厚度和悬臂板宽度变化对箱梁横截面应力的影响. 研究结果表明:相对于乌曼斯基第二理论,基于Reissner原理计算的应力与有限元解吻合更好;按乌曼斯基第二理论与按Reissner原理计算的翘曲系数的比值可达到4.70;波形钢腹板主要承担剪应力,几乎不承担翘曲正应力,而顶底板既承担翘曲正应力也承担剪应力,应对顶底板予以重视,防止斜裂缝的产生;腹板厚度增大能减小翘曲正应力;随着悬臂板宽度的增大,当悬臂板宽度比大于0.10时,翘曲正应力减小,而当悬臂板宽度比大于0.30时,总剪应力几乎无变化.      

PC箱梁横隔板对其截面应力影响的空间分析

对一座铁路三跨连续PC刚构桥变截面宽幅箱梁进行了空间应力分析.分析结果表明,预应力空间效应、箱梁剪力滞及畸变等因素使箱梁顶、底板应力沿横向分布出现很大起伏,箱梁横、纵向应力沿横向出现明显的不均匀,截面变形也表现出畸变和不平顺性.为了减轻和克服这种不利的受力状态,增设横隔板能显著增大结构的横向刚度,达到减少箱梁顶、底板应力峰值,降低应力不均匀性的效果.本文得出的结论可为同类桥梁的设计和施工提供一定的参考.     

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.      

PPC箱梁节段模型的试验研究

介绍了广珠线沙口大桥PPC连续梁0号节段模型试验,同时对该节段模型梁进行了三维空间有限元分析。试验与计算结果表明：在最不利荷载组合下,节段模型未出现任何由荷载引起的可见裂缝;箱梁顶板板顶内存在非常明显的剪力滞效应,而该顶板翼缘处外侧是可能最先出现开裂的地方;原桥具有足够的安全储备。     

钢拱桥扁平钢箱梁剪力滞效应的研究

以双口面支渠1#公路桥为例,用有限元程序计算分析宽幅扁平钢箱梁中中腹板厚度变化对剪力滞效应的影响,解决了本桥设计时亟需确定的中腹板的设置问题,并得出单肋斜跨拱吊点处顶板和底板有应力集中的结论,说明索力对应力的分布影响较大,这为以后类似桥梁的设计提供参考依据.     

矩形截面单箱双室箱梁的畸变效应分析

为准确研究单箱双室箱梁在偏心竖向荷载作用下的畸变效应，引入双室箱梁反对称和正对称畸变的概念，补充矩形截面单箱双室箱梁畸变研究的假定. 采用不同定义的畸变角分别描述箱梁的反、正对称畸变，用板元分析法和能量变分法分析单箱双室箱梁的畸变；采用2个参数分别描述顶板、底板和腹板上的畸变正应力分布，以适应双室箱梁正对称畸变；考虑正对称畸变对双室箱梁畸变效应的影响，比较对应单室和双室箱梁的畸变效应，研究中腹板厚度改变时双室箱梁畸变角沿梁长的变化. 研究结果表明:考虑了正对称畸变影响的单箱双室箱梁畸变正应力的解析解和有限元数值解更吻合，误差不超过8.71%；正对称畸变正应力较小，最大只占反对称畸变正应力的28.08%；箱梁中腹板能有效减弱偏心竖向荷载作用引起的箱梁畸变，可使角点处的畸变正应力降低到对应单室箱梁的49.09%；采用2个参数描述箱梁正对称畸变时各板件上畸变正应力的分布比传统方法的更合理；改变中腹板厚度可使单箱双室箱梁畸变发生明显的变化，厚度增大时畸变逐渐减小.      

支座型式对连续曲线箱梁剪力滞效应的影响

提出了一种以剪力滞平衡微分方程的齐次解作为梁段位移的模式，建立了考虑弯、扭、剪力滞耦合的有限段模型．对两跨连续曲线箱梁进行了模型试验，有限段法的计算结果与模型试验值和有限元法的计算结果吻合．通过实例计算，分析了在集中荷载、均布荷载作用下，支座型式对连续曲线箱梁剪力滞效应的影响.研究表明，支座型式对连续曲线箱梁剪力滞效应的影响较大，荷载作用形式对剪力滞效应影响明显.     

斜交单箱双室箱梁剪滞效应分析

运用ANSYS程序中的SHELL63单元,分析了集中荷载、均布荷载作用下不同斜度斜交单箱双室三跨连续箱梁剪滞效应的纵、横向分布规律.结果表明,斜交箱梁中支承断面剪滞效应的横向分布规律受斜交角影响很大,中支承断面在2种荷载作用下均出现负剪滞效应.分析斜交连续箱梁剪滞效应的纵向分布规律时,出现了明显的负剪滞效应,正负剪滞效应的分界位置是距斜交箱梁中支承中心断面1/4跨长处.斜交箱梁与正交箱梁的剪滞效应有很大不同,设计时必须充分考虑剪滞效应的影响.