蜂窝梁弯扭屈曲分析及整体稳定性的计算方法

蜂窝梁是在工字钢或H型钢腹板上按一定的线形进行切割后变换位置重新焊接组合形成的新型钢梁,具有节省材料、便于铺设管道、平面内刚度增大、承载能力高等优点.由于蜂窝梁腹板开孔,与相同截面的实腹梁相比抗侧刚度被削弱,整体稳定性降低.文中以实腹梁临界弯矩计算公式为基础,考虑蜂窝梁的抗侧刚度、翘曲刚度和扭转刚度,给出蜂窝梁弯扭屈曲临界弯矩计算公式,采用ANSYS对纯弯状态下的蜂窝梁进行了弯扭屈曲分析,以蜂窝梁的孔高比和距高比为变量,给出了不同情况下蜂窝梁弯扭屈曲临界弯矩值,并与当量实腹梁临界弯矩公式计算结果进行对比,得出蜂窝梁临界弯矩与当量实腹梁临界弯矩之差随孔高比和距高比之间的变化关系,对蜂窝梁整体稳定性计算公式进行修正,最后提出了蜂窝梁整体稳定性的实用计算方法.     

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。     

波纹钢腹板屈曲性能(英文)

通过调整波纹钢腹板的整体尺寸、波纹板厚度、波折角度、波纹高度和平板宽度等尺寸参数,制作了16个试验模型,进行了波纹钢腹板试件的剪切屈曲试验,记录了不同试件在各级试验荷载作用下的结构变形、应力分布、屈曲荷载与屈曲形态,对比分析了各个尺寸参数对试件剪切屈曲荷载与屈曲模态的影响.分析结果表明:根据试件的屈曲形态,不同尺寸的波纹钢腹板的屈曲破坏主要表现为3种模态;随整体外形尺寸、波折角度、波纹板厚度的增大及波纹高度的减小,波纹钢腹板的剪切屈曲荷载随之增大;整体高宽比对剪切屈曲荷载影响较小.     

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.      

长悬臂混凝土箱梁翼缘板受力分析

长悬臂混凝土箱梁是一种增加翼缘板宽度的新型截面箱梁,目前我国规范所规定的计算箱梁行车道翼缘板有效分布宽度概念对于长悬臂翼缘板已不再适用。以有限元分析为基础,应用大型有限元ANSYS计算软件,在集中荷载作用下,考虑横向预应力的影响,对长悬臂箱梁翼缘板进行内力分析。结果表明:箱梁端部翼缘板根部负弯矩与箱梁跨中翼缘板根部负弯矩具有明显差异,且横向预应力对翼缘板内弯矩的分布有重要影响。结合数据分析,研究翼缘板内弯矩的分布规律,为其配筋设计提出建议。     

波纹腹板钢梁的结构特点和受力性能

波纹钢腹板预应力混凝土梁桥是对传统的预应力混凝土梁桥的一次重大改进。首先,用波纹钢腹板代替混凝土腹板,大大降低了自重;此外,采用波纹钢腹板就避免了平钢腹板中通常都要布置的加劲肋。结合国外已有的分析成果和实桥资料,对波纹钢腹板梁的力学性能,包括波纹钢腹板的剪切屈曲和波纹钢板梁的弯曲强度进行了介绍和分析。     

波纹钢腹板PC箱梁挠度的影响因素研究

利用有限元分析软件ANSYS,研究波纹钢腹板PC箱梁在对称集中荷载作用下挠度的影响因素,对比分析各参数变化下的荷载—挠度曲线,比较各参数对挠度影响的异同,为波纹钢腹板组合箱梁的设计和应用提供参考。     

非纯弯作用下I形波板组合梁的弹性屈曲应力

纯弯条件下,带钢翼缘板的波形钢腹板I形组合梁(简称I形波板梁)的屈曲应力已有明确的计算公式,但该公式不适用于非纯弯的条件。笔者对自由端受集中荷载的悬臂式I形波板梁进行了数值模拟研究,结果表明：该种梁有3种屈曲模态,分别是翼缘板屈曲、波板屈曲和耦合屈曲;当梁的屈曲由翼缘板屈曲主导时,悬臂式非纯弯梁的屈曲应力大于纯弯梁的屈曲应力,此时翼缘板的宽长比为影响翼缘板屈曲应力的主要因子;结合大量的数值模拟结果,笔者对翼缘板屈曲系数进行了修正,提出了涵盖全部屈曲模式的I形波板梁屈曲应力计算公式。     

基于碾压混凝土基层的沥青路面荷载、温度应力影响分析

运用有限元法对碾压混凝土基层沥青路面结构建立三维有限元模型;通过对碾压混凝土基层沥青路面临界荷载位的分析,确定了碾压混凝土板的临界荷载作用位置;分析了碾压混凝土基层在不同参数条件下临界荷载位置处的荷载应力和温度应力,结果表明:随碾压混凝土层厚度、沥青面层厚度、下基层厚度、板底综合模量的增大,碾压混凝土板底应力逐渐减小;并提出了温度应力的计算公式及温度翘曲应力系数Cx的取值范围。     

波纹钢腹板组合箱梁抗弯性能分析与承载力计算

波纹钢腹板组合箱梁是一种新型的桥梁结构型式,这种结构是以波纹钢腹板代替传统的混凝土腹板或平面钢腹板,既能减轻结构自重,又能充分发挥各种材料的性能。通过对波纹钢腹板纵向刚度和波纹钢腹板组合截面轴向刚度的分析,得出波纹钢腹板组合箱梁的抗弯刚度公式,并以国内外已有的研究成果为依据,推导出这种组合箱梁的承载力计算公式。     

波纹钢腹板PC组合箱梁桥的结构特点与施工技术

波纹钢腹板PC组合箱梁采用折线型钢板代替传统箱梁的混凝土腹板,使结构整体自重减轻,提高预应力效率,提高耐久性,并且施工连接方便,工期缩短,降低成本。本文主要研究波纹钢腹板箱梁的结构特点与施工技术,并结合山东鄄城黄河公路大桥的施工方案阐述波纹钢腹板箱梁的结构优点及施工特点。     

侧边加劲半圆形波纹钢板墙的抗侧性能

为改善平钢板剪力墙受剪易屈曲及面外刚度小的问题,提出侧边加劲半圆形波纹钢板墙. 基于两边连接侧边加劲半圆形波纹钢板墙的力学特点给出其简化力学模型,推导了弹性初始刚度及承载力公式,并给出弹性屈曲临界荷载计算公式;采用有限元软件ABAQUS对22个单层侧边加劲半圆形波纹钢板墙进行了弹性屈曲分析及非线性推覆分析,验证了理论公式的有效性;研究了各设计参数对侧边加劲半圆形波纹钢板墙屈曲性能和破坏模式的影响. 研究结果表明:侧边加劲半圆形波纹钢板墙的弹性屈曲临界荷载较平钢板墙有显著提高;为保证侧边加劲半圆形波纹钢板墙发生整体屈曲,圆形直径及加劲肋厚度比应满足相应取值要求;随着跨高比的增大、高厚比的减小及半圆形直径的增大,钢板墙的弹性屈曲临界荷载基本呈线性增长;侧边加劲肋的肋宽及肋厚对波纹钢板墙弹性屈曲临界荷载的影响较小;在侧向荷载作用下,当直径大于30 mm时,侧边加劲半圆形波纹钢板墙的屈服先于屈曲;侧边加劲半圆形波纹钢板墙存在3种破坏模式,即弯曲破坏、弯剪破坏及形成拉力带形式的“褶皱”.      

波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁施工技术

结合三道河中桥工程实例,重点介绍了波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁波纹钢腹板安装,钢腹板间、与顶底板、与横隔板和端横梁的连接以及体外预应力施工等关键技术。实践证明,采用波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁不但能减轻预应力混凝土箱梁的重量,还可实行工厂化生产,达到简化工艺、节约材料用量、降低成本的目的,保证工程施工质量。三道河中桥的建设对于预应力混凝土组合箱梁的推广应用起到了积极促进作用。     

波形钢腹板PC组合箱梁简化计算及试验研究

通过对波形钢腹板PC组合箱梁模型梁的加栽全过程试验,分析了荷栽一挠度变形特征、波形钢腹板和上、下混凝土翼缘板截面高度方向的应变分布以及破坏模态．并根据能量原理探讨了波形钢腹板的褶皱效应及波形钢腹板组合箱梁的弯曲应变计算模式．其模型计算结果与试验结果吻合较好。     

腹板角度对波纹钢腹板箱梁桥动力特性的影响

采用有限元软件Midas建立重庆某波纹钢腹板箱梁桥的结构有限元模型,通过反应谱分析研究腹板倾斜角度对箱梁动力特性的影响.从分析结果中提取振型模态及振动频率并进行数据对比,提出了合理的腹板倾斜角度范围,以达到综合提高波纹钢腹板箱梁各项刚度的目的,降低桥梁在承受动力作用时所产生的不利影响,为实际设计波纹钢腹板箱梁桥提供参考.     

侧向水平支承对箱梁横向弯矩的影响

为揭示单箱单室薄壁箱梁横向弯矩计算过程中虚设的侧向水平支承对弯矩值的影响,建立考虑箱梁畸变的有侧向水平支承和无侧向水平支承的横向弯矩计算公式,结合数值算例进行分析,研究竖向荷载横向作用位置、腹板俯角、箱室高宽比、刚度比等箱梁参数变化时侧向水平支承对箱梁横向弯矩的影响程度.结果表明:侧向水平支承对箱梁横向弯矩的影响主要在于竖向荷载横向作用的位置;腹板俯角、箱室高宽比和刚度比的规律性变化不能使侧向水平支承对箱梁各角点横向弯矩误差产生明显一致的变化规律,影响不明显;竖向荷载作用在顶板范围内,侧向水平支承对矩形截面箱梁横向弯矩的影响很小,弯矩误差不超过0.72%,荷载作用在悬臂板上时误差将达到-16.14%.     

多室波形钢腹板PC组合箱梁横向受力研究

结合河南卫河大桥工程实例,采用数值分析法中的有限元法,研究各受力参数对单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁横向应力的影响;揭示单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁在集中荷载和汽车活载作用下,箱梁的横向应力峰值的变化规律。计算数据表明,各室中心线正弯矩区和各腹板加腋处负弯矩区为单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的横向受力最不利位置。     

考虑截面剪切变形时曲线箱梁的弯扭分析

为了分析剪切效应对曲线箱梁的影响,基于薄壁箱梁弯曲理论,用一个剪切翘曲参数来综合表达翼板和腹板的剪切变形,运用能量变分法导出考虑剪切效应及约束扭转时曲线箱梁弯扭挠曲控制微分方程组.通过分析边界条件,采用伽辽金数值法求解上述微分方程,从而得出曲线箱梁的弯扭挠曲应力表达式.数值算例结果表明,按本文公式计算出的曲线箱梁弯扭挠曲应力与实测值吻合良好,验证了本文方法的正确性;腹板的剪切变形对箱梁剪切翘曲应力影响较小,可忽略.通过分析曲线箱梁在竖向均布荷载下的整体正应力可知,剪切翘曲应力占比为15%~20%,而扭转翘曲应力相对较小,占比约为6%.     

波形钢腹板箱梁的临界屈曲应力分析

通过对波形钢腹板箱梁的临界屈曲应力进行有限元数值模拟,结合相应屈曲理论计算其临界屈曲应力,对比分析了计算得出的各种临界屈曲应力,同时将波形钢腹板的波高、直板段水平长度、水平折叠角、腹板高度与厚度的尺寸改变,分析对其箱梁临界屈曲应力特性的影响规律。分析表明:1波形钢腹板的波高的变化基本不会对箱梁的临界屈曲应力造成影响;2避免波形钢腹板结构的局部屈曲失稳,直板段水平长度不宜过长;3波形钢腹板的水平折叠角的增大可有效的提高整体屈曲的稳定性;4设置的腹板高度不宜过高,以防止整体屈曲失稳;5适当增加腹板的厚度有利于结构局部屈曲稳定性提高。     

内衬混凝土对波纹钢腹板连续刚构桥动力特性的影响

以日本本古桥为背景,采用有限元分析软件Midas/Civil建立波纹钢腹板连续刚构桥实体单元模型,研究内衬混凝土设置对波纹钢腹板连续刚构桥动力特性的影响。研究结果表明:内衬混凝土的设置,使得波纹钢腹板连续刚构桥的扭转刚度降低,扭转频率减小;内衬混凝土厚度增加,扭转刚度降低;内衬混凝土纵桥向长度增加,扭转刚度呈现先降低后升高的趋势。在波纹钢腹板刚构桥设计时,不仅仅要考虑内衬混凝土对墩上块应力传递的改善,而且应考虑内衬混凝土的设置对其动力特性的影响。