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.     

纵向预应力对箱梁剪力滞效应的差分解

选取3次抛物线变化的纵向位移,通过能量变分原理得到悬臂箱梁的剪力滞基本微分方程,再利用有限差分法进行求解,将该方法用于分析纵向预应力等效荷载作用下的悬臂箱梁剪力滞效应.运用ANSYS有限元软件建立模型,采用Solid 95单元模拟箱梁,采用Link8单元模拟预应力钢束,分析在纵向预应力作用下箱梁剪滞系数分布规律并与差分法求解的结果进行对比.经过对比,验证了差分法求解纵向预应力等效荷载作用下箱梁剪滞效应的可行性,同时分析了纵向预应力对箱梁剪滞效应的影响.     

曲线钢混凝土组合梁桥负弯矩区受力影响参数研究

为研究曲线钢混凝土组合梁桥各种设计参数对于其负弯矩区受力的影响,通过有限元软件建立不同参数情况下的曲线钢混凝土组合梁桥模型,并进行非线性分析,得到其横桥向的荷载-位移曲线与开裂荷载。结果表明:预应力越大,对结构挠度限制作用越大,预应力显著提高开裂荷载,最大为30%;混凝土强度的提高对于结构挠度限制较小,对于开裂荷载影响不大,最大为10%;曲率半径小于100m时,曲率半径越大,对挠度限制越大,可以显著提高开裂荷载,最大为24%,曲率半径大于100m时,对于挠度限制很小,开裂荷载最大仅提高3%。     

考虑界面相对滑移的钢-混凝土组合梁力学性能分析

根据钢和混凝土的应力应变关系,提出该组合梁考虑钢与混凝土界面相对滑移的力学性能分析方法,并由此编制计算分析程序,求解竖向集中荷载作用下组合梁的承载力、荷载-挠度曲线以及钢与混凝土的相对滑移分布,并通过与试验对比,表明按该文分析方法得出的结论与试验吻合较好。     

基于ANSYS的钢-混凝土体外预应力连续组合梁有限元分析

钢-混凝土连续组合梁可以充分发挥混凝土的抗压性能与钢材的抗拉性能,是一种性能优良的结构形式。文章以体外预应力工字型钢-混凝土等跨度连续梁为研究对象,对比分析了有限元模型结果与计算值,验证了模型的可靠性;提出了体外预应力筋应力增量的简化表达形式,验证了其准确性;对模型进行研究,分析了集中荷载作用下,组合梁的滑移特性;讨论了不同的荷载作用下,钢-混凝土组合梁的剪力滞特点。研究结果可供类似工程参考,具有较强的工程指导意义。     

预应力组合梁变形的解析计算

预应力组合梁结构是对组合梁施加预应力,其特点是可以节省钢材,减轻自重,降低结构高度,增大承载力,提高构件的屈服荷载,增大了截面刚度,在相同荷载作用下减小了变形。由于预应力组合梁具有的预应力效应,引起组合梁的偏心受压;同时组合梁界面存在相对滑移,预应力等效荷载作用必定产生初始剪切滑移现象。因此预应力组合梁受力全过程存在一定挠曲-滑移非线性问题。     

高强钢-混凝土组合梁受力性能分析

为研究高强钢-混凝土组合梁中结构几何参数及材料强度对组合梁受力性能的影响,建立了14组构件在跨中两点对称荷载作用下的有限元数值模型,对其受力性能进行了分析。分析结果表明:在承载能力极限状态下,钢梁的贡献占竖向抗剪强度约77.0%;在弹性与塑性阶段,不同材料强度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为79.5%和28.0%;在塑性状态下,不同混凝土板横向配筋率和宽度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为62.1%和53.3%,不同材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率和厚度的组合梁的最小与最大纵向滑移量比值分别为25.0%、41.9%、63.2%、70.7%。可见,提高钢梁强度或增大钢梁尺寸可显著提高组合梁竖向抗剪能力;材料强度对组合梁弹性工作阶段的跨中挠度影响较小,混凝土板横向配筋率及其宽度对塑性状态下跨中挠度有较大影响;弹性工作阶段材料与几何参数对组合面滑移的影响不明显,塑性状态下材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率及厚度对纵向滑移影响较大。     

考虑混凝土损伤的双面组合连续梁挠度和裂缝宽度研究

钢-混凝土双面组合连续梁负弯矩区上混凝土板受拉会产生裂缝。利用ANSYS有限元软件,考虑了混凝土的拉应变软化特性,对钢-混凝土双面组合2跨连续梁模型进行数值模拟分析,得到了上混凝土板裂缝分布和宽度。将计算结果与实测结果进行比较,验证了该模型的有效性。通过变换下混凝土板厚度和混凝土极限拉应变值,分析其对双面组合梁挠度和裂缝的影响;采用最小二乘法,对荷载-挠度;荷载-最大裂缝宽度曲线进行拟合,得出相应的计算公式。     

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.      

基于能量法的波形钢腹板箱梁挠度计算

文章基于能量变分原理,通过在纵向位移函数中引入翘曲变形函数以及剪切转角来分别考虑箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的影响,提出一种波形钢腹板箱梁挠度计算的解析方法;分别针对简支梁作用均布荷载和集中荷载两种工况,推导挠度计算公式,通过与有限元方法的比较验证该方法的准确性,并进行箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的挠度贡献分析。     

双幅桁架组合梁空间受力研究

双幅桁架组合梁是通过横向联结系将A,B两个单幅桁架组合梁连接到一起组成新结构,为了了解该组合梁的受力性能、变形能力、破坏机理以及各个杆件的内力分布规律等,设计并制作试件,通过对试验梁A幅静力加载试验,分析其位移、沿截面高度纵向应变、混凝土板顶纵向应变、斜腹杆轴向应变以及横向联结系轴向应变随荷载的发展变化。通过ABAQUS有限元分析软件建立相同试件模型并且后处理,比较试验研究成果,验证模型的合理性。研究表明,施加单幅对称荷载时该组合梁具有良好的承载能力和变形能力;破坏形态为A幅弯曲破坏的同时伴随着受拉腹杆节点的冲剪破坏,B幅仅斜腹杆受轴力且影响较小;剪力滞系数在梁肋处达到峰值,说明梁肋处应力分布最不均匀,系数纵向影响范围只位于加载点附近,变形集中于中间区域;下弦杆除了承受轴向力,弯曲效应对杆件的受力影响较大,不容忽视。     

考虑混凝土损伤演化的钢筋混凝土梁寿命分析

为了建立能方便于工程应用并能够反映钢筋混凝土梁寿命衰减机理的钢筋混凝土梁寿命分析模型,文章研究了混凝土收缩以及荷载长期效应对结构损伤演化和服役寿命的影响,重点考虑了混凝土的损伤演化过程与拉伸区的拉应力对寿命的影响,对现有的钢筋混凝土梁的挠度计算公式进行修正,建立了新型的钢筋混凝土梁的挠度计算公式.在该挠度计算公式的基础上,获得了钢筋混凝土梁的寿命分析模型,该寿命分析模型以《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）规定的桥梁长期挠度限值作为钢筋混凝土梁无法安全服役的限值.研究结果表明：文中修正的钢筋混凝土梁挠度计算公式能够较准确地计算钢筋混凝土梁在长期服役荷载下的任意时刻的挠度值,所建立的钢筋混凝土梁的寿命分析模型能方便地得到梁的安全服役寿命,并具有一定程度的可靠性.     

预应力混凝土结构的应变控制分析

现在,越来越多的预应力混凝土箱梁桥在腹板处出现裂缝。然而这些裂缝,根据规范规定的在最不利荷载组合作用下是不应该出现的。针对这一现象,试图从应变超限的观点去解释,并对混凝土时变效应导致的应变扩大进行了分析。利用大型有限元软件ANSYS建立变高度混凝土箱梁模型,针对实际工程中竖向预应力容易损失的状况,分析了竖向预应力一定损失度状况下的箱梁腹板应力及应变状况。     

钢桁腹组合梁桥静载试验分析

为检验某钢桁腹预应力混凝土组合梁桥的承载能力是否满足正常使用状况的要求,对该桥在静载作用下的挠度、应力进行试验分析.研究结果表明,该桥的受力性能和正常使用状态极限承栽力均满足设计要求,结构工作状况良好.     

重复荷载下高铁24m箱梁模型试验研究

对高速铁路中广泛应用的预应力混凝土简支箱梁进行了多级重复荷载下的模型试验．试验的主要测试结果包括2种加载方式下梁的裂缝宽度和裂缝分布展开情况,荷载-挠度曲线和弯矩-转角曲线,混凝土和普通钢筋的应变分布等．研究结果表明：混凝土首先在跨中底板出现裂缝,然后慢慢向腹板扩展．在纯弯段,裂缝间距分布比较均匀．在施加荷载超过开裂荷载不多的情况下卸载,裂缝在预应力筋的作用下能够闭合．箱梁的最终破坏现象是混凝土顶板的压溃爆裂,跨中极限位移为跨径的1/55．重复加载下的荷载位移曲线的包络线有3个拐点,分别对应于混凝土开裂,钢筋屈服,预应力筋屈服;而重复荷载下的弯矩转角曲线在整个过程中有一个拐点,对应于预应力筋的屈服．     

分离式立体预应力空心板梁静载实验分析

预应力空心板梁静载试验是对结构工作状态进行直接测试的一种鉴定手段。结构在试验荷载作用下,通过测试控制截面的应变、挠度,并与理论计算结果对比,从而判断结构的工作状态和受力性能。通过对预应力空心板梁在设计使用荷载下的受力性能进行测试,了解单梁的实际受力性能,得知其预应力空心板梁结构性能和施工质量满足设计和施工要求。     

3×40m钢—混组合梁桥结构静力分析

结合某3×40 m装配式钢—预应力混凝土连续组合梁桥施工图设计实例,采用Midas Civil v.2010对结构进行建模和静力分析,结果表明该桥在承载能力极限状态下的截面强度和正常使用极限状态下的应力及挠度均满足规范要求。     

钢-预应力混凝土组合梁抗扭极限分析

根据软化桁架模型理论,通过力及力矩的平衡、变形协调和材料本构关系,得出在转矩作用下预应力组合梁的受扭强度、扭率、应力、应变、扭转角等一系列方程,并推导出在转矩作用下开、闭口截面钢-预应力混凝土组合梁的抗扭极限强度计算公式.     

在役混凝土简支梁有效预应力计算

为了对在役混凝土桥梁结构永存预应力和实际承载能力进行评估,用后张法测试混凝土简支梁在不同预应力值作用下的自振频率和在相同预应力值、不同竖向力值作用下的挠度,以混凝土简支梁的振动基频随预应力作用值的增大而有规律地增大为基础,回归出简支梁的有效刚度与预应力函数表达式,计算出PC简支梁的挠度计算值,并与试验测试挠度值进行了比较。结果表明,在混凝土受拉区开裂前,T型梁和实心板梁的计算结果误差均不超过10%,其中实心板梁有80%的测试数据误差在±5%以内;空心板梁的计算结果误差不超过15.71%,有73.3%的误差不超过10%;用实测简支梁基频和挠度可推算出简支梁的有效预应力,可进行预应力混凝土结构的安全评估。     

竹-混凝土组合梁的受弯性能

为了研究竹-混凝土组合梁的组合效率及剪力连接件的影响,进行了3根竹-混凝土组合梁和1根对比竹梁的试验,组合梁的剪力连接件形式分别为销栓型、凹槽型和凹槽-销栓型.研究结果表明:销栓型连接件竹-混凝土组合梁发生底面竹纤维受拉断裂的破坏,凹槽型组合梁和凹槽-销栓型组合梁发生凹槽底部水平位置处竹材的纵向剪切破坏;与竹梁相比,竹-混凝土组合梁在跨中挠度为跨度1/250时的荷载提高了3.18~3.74倍,等效截面刚度为刚性连接组合梁截面刚度的70%;凹槽型连接件和凹槽-销栓型连接件的组合梁,界面滑移小于1.2 mm,荷载挠度曲线呈线性,连接件表现出刚性连接性能.