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.      

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%.     

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.     

空间大挠度Timoshenko梁的有限元计算方法

解析了几何非线性的大挠度Timoshenko梁的变分原理,建立了考虑横向剪切应变的大挠度梁的空间单元刚度矩阵;采用基于梁截面弯矩-曲率关系的宏观有限元方法,直接通过节点坐标系计算内部节点力,提高了大位移、大转动梁的计算精度及效率;编制了考虑单元大转角、大位移和剪切变形影响的非线性有限元程序;通过数值算例验证了该程序的可行性和有效性.     

空间大挠度Timoshenko梁的有限元计算方法

解析了几何非线性的大挠度Timoshenko梁的变分原理,建立了考虑横向剪切应变的大挠度梁的空间单元刚度矩阵;采用基于梁截面弯矩-曲率关系的宏观有限元方法,直接通过节点坐标系计算内部节点力,提高了大位移、大转动梁的计算精度及效率;编制了考虑单元大转角、大位移和剪切变形影响的非线性有限元程序;通过数值算例验证了该程序的可行性和有效性。     

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.      

瞬时荷载作用下薄壁箱梁剪力滞效应研究

为弥补动荷载作用下薄壁箱梁剪力滞效应研究的不足,依据薄壁箱梁自由振动齐次振动微分方程,结合基于最小势能原理的箱梁截面竖向位移控制微分方程及边界条件,提出薄壁箱梁无阻尼自由振动的弯矩解析解,从而建立了瞬时动荷载作用下考虑剪力滞效应的箱梁截面正应力解析表达式,并对比了宽跨比对薄壁箱梁的剪力滞效应的影响.数值算例结果表明,按本方法计算的翼缘板应力值与有限元计算结果吻合良好.     

非均匀收缩对大跨径连续刚构桥长期变形的影响

为了充分考虑非均匀收缩对大跨径混凝土连续刚构桥长期变形的影响,基于平截面假定,导出了等效收缩应变的计算公式.采用杆系有限元程序,对苏通大桥连续刚构由于截面非均匀收缩引起的长期变形进行了计算,并用降温法模拟等效收缩应变.分析结果表明:考虑截面非均匀收缩后,苏通大桥连续刚构主梁跨中的长期挠度比传统的不考虑非均匀收缩的方法增大6.0 cm,其中由于顶底板厚度差异引起的长期挠度达5.5 cm,截面配筋差异引起的长期挠度为0.5 cm;对于大跨径混凝土箱梁桥,桥梁预拱度设置时应考虑截面非均匀收缩对挠曲变形的影响.     

变截面连续箱梁扭转与畸变应力计算与分析

简要阐述了变截面连续箱梁在偏心荷载作用下的变形 ,并阐述了变形连续箱梁的扭转、畸变及横向挠曲应力的计算与分析     

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   

变高度薄壁箱梁剪力滞的几何非线性分析

根据势能变分原理,考虑薄壁箱梁翼缘的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性,导出了变高度薄壁箱梁的非线性控制微分方程,并采用样条最小二乘配点法进行求解.将计算值与试验结果进行了比较,两者吻合较好.研究表明,对于三跨变高度薄壁连续箱梁,在均布荷载作用下,内支座截面的应力分布不均匀程度较中跨跨中截面大;荷载越大,非线性效应越显著.     

考虑畸变的起重机薄壁箱梁的自由振动分析

为了提高薄壁箱梁固有频率的计算精确度,基于广义坐标原理,对薄壁箱梁的动力特性进行了分析. 首先,通过虚功原理且考虑畸变形变的影响,获取了5种高度耦合模态（延伸、弯曲、扭转、翘曲和畸变）的自由振动微分方程组;其次,考虑转动惯性运动项的影响,建立了简支边界条件下的运动学模型,获得了薄壁箱形梁自由振动固有频率的四阶代数方程,进而求得固有频率的精确解;最后,通过算例将考虑畸变的固有频率精确解与Proki? 理论以及有限元分析方法的结果进行比较,验证了该方法的有效性和准确性. 结果表明:考虑畸变效应能够更准确地反映高阶状态下薄壁箱形梁的自由振动固有频率;对自由振动的4阶固有频率进行比较,当箱形梁长度为3 m时,本文理论的相对误差相较于Proki? 理论的0.42%下降至0.38%;当箱梁长度分别为4 m和5 m时,相对误差进一步下降至0.30% 和0.40%.      

基于新型广义位移的箱形梁剪力滞分析

与已有文献中采用的广义位移不同,选取剪力滞引起的附加挠度作为广义位移,在构造广义翘曲位移函数的基础上,提出了一种分析箱梁剪力滞的解析法.基于能量变分法建立控制微分方程,并导出了简支箱梁的附加挠度和广义力矩计算公式.通过对一个混凝土简支箱梁算例的计算表明,按本文方法计算的跨中截面应力与有限元法的结果很接近,从而验证了方法的正确性.研究结果表明,剪力滞引起的混凝土简支箱梁跨中截面的附加挠度很小,工程实践中可以忽略不计,但是,跨中截面的剪力滞翘曲应力达到初等梁应力的11.4%,工程实践中不能忽略.     

大跨度预应力混凝土简支箱梁施工阶段的挠度监控

以郑西客运专线渭河特大桥为例,通过对26孔、44m节段拼装箱梁在施工阶段梁体挠度和变形观测数据的统计、整理、分析,详细介绍大吨位箱梁在荷载作用下挠度的监控工艺与方法,可为同类桥梁施工过程的挠度控制提供依据。     

薄壁箱梁剪力滞效应计算方法研究

能量变分法是计算箱梁剪力滞效应常用的一种方法。随着我国交通的发展,大跨径、宽箱梁桥和曲线箱梁桥越来越多,大量的工程实际调查结果显示,用变分法计算出的结果与实际的箱梁的剪力滞效应有所出入。针对这一情况,运用能量变分法和有限元法两种方法对薄壁箱梁在集中力和均布荷载情况下的剪力滞效应加以计算,并对比分析二者计算结果的差异,从而为薄壁宽箱梁剪力滞效应计算提供一些参考。     

控制大跨PC梁桥长期下挠的综合举措研究

针对目前大跨度预应力混凝土(PC)梁桥在运营后出现腹板开裂和跨中持续下挠等病害,在总结预应力混凝土梁桥下挠成因的基础上,以在建的主跨为155 m江西泰和赣江公路大桥为例,采用有限元法从恒载零挠度、加大跨中梁高和临时斜拉索辅助施工等新举措出发与传统设计进行分析比较,研究各种因素对预应力混凝土梁桥长期下挠的影响。结果表明:恒载零挠度设计,或者恒载零挠度设计和加大跨中梁高的综合设计措施对控制大跨度预应力混凝土梁桥的长期下挠更有效。     

基于数值方法和子模型法的薄壁箱梁分析

由于剪切变形和畸变的存在,求解腹板高度不同的薄壁箱梁各截面应力时,使用梁单元无法精确求解,如果全桥都采用实体单元,则求解规模偏大。而使用子模型法对单箱单室左右腹板高度不同的薄壁箱梁进行分析,可解决实际问题。