集中荷载作用正弦波纹腹板工字钢梁整体稳定性研究

采用有限元特征值屈曲方法计算跨中集中荷载作用下正弦波纹腹板工字钢梁临界力与临界弯矩,分析了波纹腹板的波长、波幅、腹板高度及厚度等几何参数对临界弯矩、稳定系数的影响;波纹腹板工字钢梁因截面参数不同,主要发生整体侧向弯扭、腹板鼓曲、翼缘板翘曲、翼缘板翘曲与腹板鼓曲组合等四种失稳形式;各种临界弯矩及稳定系数曲线,对波纹腹板钢梁设计有一定参考意义.     

钢-混凝土组合梁负弯矩区局部屈曲分析

侧向弯扭屈曲均为钢-混凝土组合梁负弯矩区重要屈曲模式,本文利用工形钢-混凝土组合梁中钢梁腹板在纵向线性分布应力作用下对钢梁下翼缘的侧向约束刚度计算公式,结合能量法推导了工形钢-混凝土组合梁负弯矩区钢梁的弯扭屈曲应力计算公式,并进一步获得了相应的屈曲弯矩。通过实例分析表明:现有计算方法存在一定理论缺陷,其计算结果偏差较大,计算方法更为合理。同时所得计算公式形式非常简洁,适于工程应用。     

基于等效面积法的蜂窝梁挠度计算方法研究

为了研究蜂窝梁挠度的计算方法,以费氏空腹桁架理论为基础,考虑了蜂窝梁由于腹板开孔对其抗剪能力的影响,在挠度计算中计入剪力引起的剪切挠度和剪力次弯矩引起的挠度,考虑蜂窝梁孔高比和距高比的影响,根据面积等效和惯性矩等效的原则推导出简支蜂窝梁的实用挠度计算公式。以本文提出的计算公式为依据,分别对不同蜂窝梁挠度进行计算,同时利用有限元软件ANSYS对相同条件下的蜂窝梁进行仿真分析,将公式计算结果与有限元分析结果对比,结果证明本文所提的挠度计算公式具有较高的准确性。     

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。     

横隔板数量对波形钢腹板PC组合箱梁抗扭刚度的影响

通过有限元的方法,采用Abaqus计算软件,研究了横隔板数量对波形钢腹板PC组合箱梁抗扭刚度的影响。研究后发现,当梁高跨比较大时,增加横隔板数量,可以一定程度上提高梁的抗扭刚度;当高跨比较小时,增加横隔板数量对梁的抗扭刚度影响不大。     

梁腹板开圆孔节点的分析模型

在距柱表面一定距离的梁腹板上开设一定大小的孔洞是改善钢框架结构抗震性能的一种有效手段,文中结合试验结果提出了梁腹板开圆孔节点的分析模型．为了能够在结构的弹塑性分析中考虑梁腹板开圆孔节点的影响,除在梁端、柱端设置塑性铰外,还应在腹板孔削弱处增设塑性铰．新增塑性铰位于腹板削弱区域最危险截面处,其弯矩一转角关系与普通实腹式钢梁一致,仅屈服点存在一定的差异．利用该模型对梁腹板开圆孔节点的拟静力试验及含梁腹板开圆孔的钢框架抗震性能试验进行了模拟,其结果能满足工程要求．     

钢-混凝土组合箱梁桥异型岔口正弯矩区受力性能分析

为了研究异型梁的受力和承载性能,通过有限元程序ANSYS建立板壳单元三维空间模型,对北京南站高架桥某联正弯矩区组合箱梁异型岔口进行分析,重点分析岔口处钢箱-混凝土结合梁受力性能,即钢箱梁在各种荷载工况下的应力和变形特征,弯扭耦合作用下异形岔口的受力,活载偏载作用下支座反力。最后对钢梁腹板厚度、弯扭刚度比及横隔板进行了参数分析,明确了其对异形梁受力性能的影响。     

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”.      

双肢柱空腹桁架分离式外套结构加层方案分析

针对普通分离式外套框架加层结构存在底层柔性、抗侧刚度突变和底层大跨度等问题,提出双肢柱空腹桁架外套加层结构形式．应用有限元程序SAP2000,对若干种双肢柱空腹桁架结构形式进行了反应谱分析和静力分析,分别考察了双肢柱腹杆形式和数量对抗侧刚度的影响,以及空腹桁架杆件布置方式和数量对抗侧刚度、弯距、剪力、跨中挠度等的影响．分析结果表明：斜腹杆系双肢柱空腹桁架结构可有效提高底层抗侧刚度,竖向抗侧刚度较均匀,而且各层弯矩峰值显著减少并趋于均匀,是房屋加层中值得考虑的一种方案．     

圆孔蜂窝梁墩心截面正应力有限元分析与简化计算

通过对局部开设圆孔的蜂窝梁的弹性有限元分析,指出其邻孔之间的墩心截面上弯曲正应力分布不符合平截面假定,并提出按双直线分布进行近似处理,建立了相应的截面弯矩-边缘应力-受力区高度关系式,给出了受力区高度与孔径、孔距的相关方程,用之于应力计算,简便而又实用.     

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。     

带混凝土翼板的圆管上翼缘钢-混凝土组合梁抗弯性能

考虑不同加载方式与下翼缘宽度, 对3根带混凝土翼板的圆管翼缘钢-混凝土组合梁进行抗弯性能试验, 分析了试验梁的抗弯承载性能与破坏形态; 基于试验梁的抗弯特征, 推导了组合梁屈服弯矩和极限弯矩简化计算公式。研究结果表明: 试验梁均发生典型的塑性弯曲破坏, 稳定性良好; 达到极限承载力时, 梁端处上翼缘钢管与混凝土翼板相对滑移均小于0.43 mm, 试验梁体现了良好的协同工作性能; 随下翼缘宽度的增加, 试验梁刚度与承载力增大, 对于下翼缘宽度分别为150、260、300 mm的试验梁, 其屈服弯矩的比值为1∶1.44∶1.55, 极限承载力的比值为1∶1.31∶1.40;随着试验梁承受弯矩的增大, 当中性轴上升至混凝土翼板时, 钢管混凝土处于受拉状态, 可不考虑钢管与内填混凝土的套箍效应, 而当塑性中性轴位于上翼缘钢管混凝土内时, 可不计入该套箍作用对极限抗弯承载力的影响, 但其可促进延性的继续发展; 试验梁的位移延性系数均大于3.35, 延性较好; 屈服弯矩、极限弯矩理论计算值与试验值的比值分别为1.02~1.04、0.96~1.03, 吻合良好, 因此, 所出提出的简化理论计算公式简单、可靠。      

竖向预应力对一座变截面连续箱梁桥简支端的主应力影响分析

箱梁截面的刚度大,整体性好,既能承受正弯矩,又能承受负弯矩,为一种性价比较好的截面型式。但近年来发现部分箱梁简支端附近腹板有开裂现象,个别较严重。本文以一座预应力混凝土变截面连续箱梁桥为例,通过空间有限元数值仿真分析计算,发现竖向预应力对箱梁腹板主拉应力影响较大。     

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.      

钢-活性粉末混凝土组合梁的极限承载力

对于连续体系的钢-普通混凝土组合梁,处于负弯矩区的混凝土桥面板由于抗拉强度低,极易受拉开裂,导致组合梁的强度与耐久性下降.针对这一问题,提出了采用超高强度、高耐久性、高韧性且体积稳定性良好的活性粉末混凝土（RPC）材料代替普通组合梁中的混凝土桥面板,并根据RPC材料的本构关系及抗拉强度高的特点,确定以临界开裂状态作为这种新型钢,RPC组合梁的正截面破坏模式,推导了极限承载力计算公式,并对组合截面中RPC板与钢梁的高度比、宽度比、RPC板中的配筋率进行了参数影响分析.结果表明：钢-RPC组合梁与同条件的普通组合梁相比,在保证负弯矩区桥面板不开裂的情况下,极限承载力仍有所提高,并且结构的抗裂性、刚度和耐久性都可得到极大改善.     

下拉索对多塔斜拉桥主梁的影响

应用常规两塔斜拉桥的计算方法,得出了下拉索体系多塔斜拉桥的简化静力计算公式;建立了有限元分析模型,以下拉索的位置设置为参数,分析了下拉索布置对主梁受力的影响.结果表明:设置下拉索局部地增加了主梁轴力,但弯矩却相应地减小,对主梁的承载影响较小.     

波形钢腹板组合梁桥的抗剪局部屈曲强度计算

为更精确地计算波形钢腹板局部屈曲强度,在收集国外试验数据的基础上,通过分析已有公式计算结果与实测值的符合程度,对波形钢腹板局部屈曲强度的合理计算方法进行了探讨。     

悬索桥重力刚度法及主缆水平拉力计算

对于大跨度悬索桥,加劲梁的抗弯刚度远远小于具备强大拉力储备的主缆的重力刚度,加劲梁的抗弯刚度的大小对全桥结构行为的影响只是处于次要地位。忽略加劲梁的抗弯刚度而将悬索桥当成一个单纯的索结构来分析它的内力和变形的方法就是重力刚度法。通过与悬索同跨简支梁的剪力和弯矩来明确重力刚度的概念,并揭示该剪力和主缆水平拉力、该弯矩和主缆挠度之间的关系。分别采用重力刚度法和通用软件ANSYS来计算悬索桥的内力和变形,其结果接近,说明采用重力刚度法计算的结果也是具有参考价值的。