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.      

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。     

基于Reddy理论的新型波形钢腹板组合箱梁挠度计算

为准确计算新型波形钢腹板（CSW）组合箱梁的挠度,基于Reddy高阶剪切变形理论,考虑钢-混接触面滑移变形和全截面高阶剪切变形效应,以形函数作为单元内高度变化的插值函数,利用最小势能原理推出新型CSW组合箱梁等参有限元行列式;以一根8.0 m新型波形钢腹板简支组合箱型试验梁为例,基于本文理论编制了相应的计算程序,计算了集中、均布荷载作用下该梁的竖向挠度,并通过模型试验和有限元模拟验证了本文解析计算方法的可靠性;最后分析了剪力键剪切刚度、波形腹板型号、子梁高度比、跨高比等参数对新型CSW组合箱梁挠度的影响程度. 研究结果表明:考虑新型CSW组合箱梁全截面剪切变形效应后的挠度值较初等梁理论值增大约10%,较Timoshenko理论值增大约1.87%. 全截面剪切变形效应对挠度贡献随跨高比逐渐增大而减小. 跨高比和剪力键剪切刚度越小或子梁高度比越大,剪切变形效应对结构竖向挠度的影响越发显著,而波形钢腹板型号对箱梁挠度影响较小.      

波形钢腹板组合箱梁自振特性与试验研究

为了精确计算波形钢腹板组合箱梁的振动频率,根据能量变分原理,推导了振动频率公式,得到了考虑剪切变形及剪力滞效应的各阶自振频率的解析解。对一试验波形钢腹板组合箱梁进行了动力测试,得到了实际自振频率,并与简单梁理论、本文理论公式与三维有限元模型的计算频率进行对比。结果表明:剪力滞效应及剪切变形对波形钢腹板组合箱梁的振动频率影响较大,考虑剪力滞及剪切变形影响后的波形钢腹板组合箱梁的振动频率有所降低,且降低程度随着计算频率阶次的增加而迅速增加,因而在波形钢腹板组合箱梁振动频率的计算中须计其影响。     

波形钢腹板箱梁剪力滞效应的变分法求解

变分原理通常适用于箱形截面梁剪力滞效应弹性分析.基于波形钢腹板组合箱梁在弯曲荷载作用下的"拟平截面假定",运用变分原理推导了波形钢腹板箱梁在集中荷载作用下翼板的正应力和剪力滞系数计算公式,并与有限元分析结果进行了对比.分析结果表明:变分法算得的翼板正应力和剪力滞系数和有限元法结果吻合,该法可为今后波形钢腹板组合梁桥的设计计算提供参考.     

波形钢腹板PC组合箱梁剪力滞效应的变分解法

为分析波形钢腹板PC组合箱梁的剪滞剪切变形效应,提出选取广义位移φ(x)、w′(x)、u_1(x)、u_2(x)、u_3(x)作为5个独立的变量,采用反映底板、顶板和悬臂板不同宽度的剪滞变化幅度的多次抛物线作为纵向翘曲位移差函数,运用能量变分原理导出了基于多广义位移的基本微分方程及相应的边界条件,并得到相应的解析解.通过有限元法和模型试验验证了本文方法的正确性,得到的公式比以往剪力滞理论更具有一般性,为波形钢腹板PC组合箱梁剪力滞效应的分析提供有效手段和方法.     

剪切变形对波形钢腹板箱梁挠度的影响

波形钢腹板箱梁是一种新型的钢 -混凝土组合结构 ,与传统混凝土腹板箱梁相比 ,其挠度计算中剪切变形的影响是不可忽略的。结合波形钢腹板箱梁的结构特点并应用初等梁理论 ,提出该种箱梁受弯时考虑了剪切变形影响的挠度计算方法 ,通过模型试验和有限元分析进行了验证 ;同时指出不同剪跨比 ,剪切变形对箱梁挠度的影响是不同的 ,并就考虑剪切变形影响与否的剪跨比界限值提出建议解此微分方程即可得到考虑剪切变形对挠度影响时梁的总挠度 y。考察简支梁在一集中荷载作用下的情况 ,如图 5所示 ,集中荷载 P作用在梁跨中 ,梁跨径为 l,对任意截面而言 ,剪力如下　 0≤ x≤ l2 ,Q( x) =P/2 ;l2 相似文献   

多塔单索面波形钢腹板斜拉桥荷载试验研究

为分析和研究波形钢腹板单索面斜拉桥在自身恒载和设计使用荷载作用下的实际受力性能,以某多塔单索面波形钢腹板斜拉桥荷载试验为背景,建立全桥三维有限元仿真模型,阐述荷载试验的内容及方法,对大桥的静、动力特性进行分析研究。针对单索面体系、主梁单箱五室波形钢腹板的特点,对正应力分布情况、剪力滞效应及箱梁扭转程度进行重点分析。试验数据表明:大桥主梁挠度、应力、斜拉索索力及主塔偏位等参数满足规范要求。     

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。     

波形钢腹板组合梁弯曲变形的三角级数解

为研究波形钢腹板剪切变形对波形钢腹板组合梁弯曲变形行为的影响,采用三角级数拟合简支波形钢腹板组合梁的变形曲线,各构件弯曲变形满足平截面假定,基于最小势能原理,推导了简支和悬臂波形钢腹板组合梁分别在均布荷载和集中荷载作用下的弯曲变形解析解和简化解;基于简化解推导出考虑剪切变形的波形钢腹板组合梁挠度增大系数,并给出对考虑剪切变形影响与否的高跨比界限;采用有限元方法验证了解析解和简化解的正确性和适用性. 研究结果表明:所提方法边界条件明确、推导过程简单、结果可靠、适用性强,可为波形钢腹板组合梁的设计和变形计算提供可靠的依据.      

薄壁箱梁的剪切附加挠度分析

从薄壁箱梁弯曲剪力流出发,分析箱梁的应力应变关系,并与初等梁理论相结合,导出适合薄壁箱梁的合理剪切参数,从而简化箱梁腹板剪切附加挠度的计算.采用对剪切附加曲率的积分及能量变分法,导出腹板剪切附加挠度和考虑全截面剪切变形的箱梁挠度计算公式.通过剪切附加挠度与弯曲挠度的对比,分析影响翼板和腹板剪切变形的主要因素.建立了ANSYS空间模型算例,结果表明,按本文的计算式所得挠度与ANSYS结果吻合良好;当宽跨比、高跨比较大时,均布荷载作用下的简支箱梁跨中因剪切变形产生的附加挠度将达弯曲挠度的22%以上,应予以重视.     

简支钢—混组合箱梁剪力滞效应研究

为研究简支钢—混凝土组合箱梁体系的剪力滞效应,建立了可考虑剪力滞后、剪切变形、材料和几何非线性的三维数值模型,采用模型对影响钢—混凝土组合箱梁力学行为的主要参数(宽跨比、滑移刚度和荷载形式等)进行了分析,分析结果表明:组合箱梁的剪力滞效应与荷载类型和作用位置有关,剪力滞系数随着宽跨比的增大而增大。     

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。     

波形钢腹板PC组合箱梁弯曲性能理论分析与试验研究

对波形钢腹板PC组合箱梁模型梁的抗弯性能进行了理论分析与试验研究，分析了波形钢腹板的褶皱效应及波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的弯曲应力计算模式．讨论了在跨中截面单点对称荷载作用下，波形钢腹板和上、下混凝土翼缘板的纵向正应力分布规律、组合箱梁的变形及裂缝分布规律．试验结果表明，在荷载作用下波形钢腹板PC组合箱梁具有常用梁的特性．     

大堰河桥设计和施工及荷载试验研究

大堰河桥是一座25 m的波形钢腹板组合箱梁简支桥。主要分析了梁体的结构、波形钢腹板、剪力连接键及主梁变形等计算要点和设计方法,介绍了波形钢腹板制作安装、体外预应力体系施做等关键施工工艺和荷载试验研究。试验结果表明大堰河桥设计施工方法有效,研究结果可为今后同类型桥梁的修建提供参考。     

简支组合箱梁在横向对称荷载作用下的解析解及剪力滞研究

对于上下翼缘宽度都较大的钢-混凝土组合箱梁,分别考虑了钢梁底板、混凝土顶板和悬臂板由剪力滞效应引起的纵向翘曲,以及钢梁与混凝土板之间的相对滑移,在线弹性阶段采用位移叠加的概念,根据能量变分原理建立了钢-混凝土简支组合箱梁平衡微分方程,得到了均布荷载和集中荷载作用下的应力和挠度的解析解,并将解析解与试验结果及ANSYS软件的计算结果进行了相互验证.通过对组合梁荷载效应的参数研究,发现剪滞效应和钢梁与混凝土板之间的滑移效应存在耦合关系,滑移效应的增大使剪滞效应缓解,但使滑移变形和组合梁的挠度增大.结果还表明,不同荷载类型所产生的剪滞系数沿梁轴的分布有明显差别.     

高次位移函数时箱梁剪滞效应变分法解

考虑了剪滞纵向位移差函数分别取5次和6次抛物线以反映薄壁箱梁的剪滞效应变化幅度,并应用能量变分法,得出了相应的剪力滞效应微分方程的计算公式和边界条件。并对按不同抛物线变化规律的位移函数的剪力滞效应在几种常见的荷载及支承形式下作了对比。结果显示箱梁纵向位移函数取高次时比以往常采用的三次抛物线的剪力滞效应更加精确,以上结论对以后深入研究剪力滞效应有一定的借鉴指导作用。     

变宽单箱多室波形钢腹板组合箱梁力学特性研究

通过有限单元法建立变宽单箱三室波形钢腹板的有限元模型对其力学特性进行分析,并建立了相应规模的等宽波形钢腹板组合箱梁的模型进行对比研究。研究表明:变宽单箱多室波形钢腹板箱梁在整体上的力学性能与等宽组合箱梁相差较小;在变宽单箱多室波形钢腹板组合箱梁中,分配至每块腹板的剪力与等宽组合箱梁相差较大,且随着变宽程度的增加,两者腹板剪力分配的相差越大。     

移动荷载下波形钢腹板曲线组合梁桥动力特性研究

综合考虑曲梁弯扭耦合、腹板剪切变形及箱梁的约束扭转,利用能量变分法和哈密顿原理对移动荷载作用下波形钢腹板曲线组合梁桥的竖向自振频率和动位移解析解进行了推导,将理论值与文献算例值及有限元值进行对比,验证了理论推导的正确性。在理论推导的基础上,探究了腹板剪切变形和箱梁约束扭转对曲梁自振及强迫振动的影响。结果表明箱梁的约束扭转对曲梁自振及强迫振动动力响应影响较小,腹板剪切变形影响较大,在计算中不应忽略。     

顶板、底板和斜腹板厚度对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响

以株洲建宁大桥斜拉桥为工程背景,用板壳单元模拟箱梁,研究了顶板、底板和斜腹板厚度对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响,通过计算结果的分析和比较,对影响斜拉桥箱形主梁剪力滞效应的顶板、底板和斜腹板厚度进行了参数分析,计算结果表明：在斜拉桥单箱三室主梁中,顶板、底板和斜腹板厚度对顶板剪力滞效应的影响大于对底板剪力滞效应的影响;底板和斜腹板厚度增加均会使顶板剪力滞效应趋于不均匀;在顶板、底板和斜腹板厚度三者变化中,斜腹板厚度变化对于剪力滞效应的影响最为显著．