薄壁宽箱梁连续刚构桥车道荷载作用下剪力滞效应研究

近年来,因薄壁宽箱梁具有跨度大、质量轻、抗弯抗扭刚度大等优点在现代桥梁建设中被广泛应用,但薄壁宽箱梁却存在显著的剪力滞效应问题。因存在剪力滞效应的缺点,使宽箱梁在桥梁的设计和应用中受阻,为了得到不同车道荷载作用下剪力滞效应对薄壁宽箱梁桥的应力影响情况,文中以南圳大桥薄壁宽箱梁桥为计算实例,通过Midas/Civil 2015空间有限元软件对南圳大桥主桥进行结构分析,对薄壁宽箱梁在不同车道荷载作用下产生的剪力滞效应进行分析总结[6]。如在薄壁宽箱梁桥梁设计中忽略剪力滞效应的影响,将会漏掉箱梁腹板与翼缘板处剪力滞增加的正应力,因而导致腹板和翼缘板交接处的正应力过分集中而易造成桥梁局部破坏、失稳等问题;对实际工程中存在的的问题给出了建议,研究的结论将为今后薄壁宽箱梁的设计提供一定的参考。     

薄壁箱梁剪力滞实验与计算研究

本文在分析箱梁剪力滞效应时,用多个不同的纵向位移剪力滞差值函数以反映薄壁箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,并且考虑了剪切变形情形,构造薄壁箱梁的翘曲位移函数,提出了一种能对工程中常用的变高度梯形截面箱梁剪力滞计算的梁段有限元法。进行了有机玻璃模型试验,并对模型桥作了有限段法和有限元法的数值计算,计算值与试验结果均吻合良好。     

变截面薄壁箱梁剪力滞剪切变形效应分析

与文献[1]-[5]求解薄壁箱梁剪力滞问题不同，以REISSNER E^[6]提出的能量变分为出发点，在综合考虑剪力滞剪切变形效应的基础上，利用最小势能原理建立了薄壁箱梁的控制微分方程，在获得方程解析解后，导出了可广泛应用于变截面梁，连续梁剪力滞剪切变形效应分析的有限元列式，算例表明，该计算方法简捷，计算结果精度高，便于实际应用，具有很高的工程使用价值。     

斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应研究

文章以株洲建宁大桥斜拉桥为工程背景,建立了该桥主梁最大双悬臂、主梁最大单悬臂和成桥状态3个工况的空间有限元模型,通过计算结果的比较分析,研究了斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应,并经实桥测试验证了有限元数值计算结果。计算结果表明:斜拉桥单箱三室主梁部分箱梁截面顶板剪力滞效应显著;部分箱梁截面顶板最大应力出现在翼缘悬臂端;与顶板相比,箱梁底板剪力滞效应不明显;部分箱梁截面施工过程中的剪力滞效应较成桥状态显著。针对斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应的特点,提出用截面正应力分布曲线或剪力滞系数曲线表述其剪力滞效应的方法,对同类型桥梁箱梁设计提出了一些建议。     

考虑剪力滞效应影响的箱梁变形修正计算方法

为了研究考虑剪力滞效应后的箱梁弯曲变形计算问题,由箱梁弯曲的曲率方程出发,探讨了剪力滞效应对箱梁挠曲变形的影响机理.结合设计规范,提出了箱梁弯曲变形计算的剪力滞系数和有效翼缘分布宽度2种修正方法,利用提出的2种修正方法对简支梁和连续梁在集中和均布荷载下的挠度进行了计算.结果表明:剪力滞系数的修正方法精度较高;考虑到设计的方便性,建议在剪力滞系数未知的情况下采用有效翼缘分布宽度修正方法来考虑剪力滞效应对刚度的影响.     

波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的理论与试验研究

基于能量变分法原理推导了波形钢腹板组合箱梁在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应计算公式,讨论了波高区混凝土的合理计算宽度取值问题;制作了2根模型梁、并进行了在集中荷栽和均布荷载作用下的加载试验,通过实测箱梁翼板的纵向应力分布来研究这种组合结构在外荷载作用下的剪力滞效应的变化规律;在此基础上利用空间有限元分析程序进行了数值分析.结果表明:剪力滞系数的理论值、模型实测值以及空间有限元计算值吻合良好,波高区混凝土按1倍波高进行取值计算时结果偏于安全;集中荷载相对于均布荷载而言,其剪力滞系数较大;结果证明了本文公式可用于波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应计算.     

单箱多室波形钢腹板箱梁剪力滞研究

为客观准确地对单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应进行评价,结合单箱多室混凝土箱梁的计算特点,定义了波形钢腹板箱梁的剪滞翘曲位移函数,通过能量变分法建立了单箱双室和单箱三室波形钢腹板箱梁考虑剪力滞效应的基本微分方程。分别采用有限元方法和解析方法分析计算了范例的剪力滞效应,研究了跨中集中荷载和满跨均布载荷作用下截面的剪力滞分布规律,探讨了跨宽比对剪力滞效应的影响。研究表明,该解析解与有限元数值解吻合较好,但在箱梁顶底板与波形钢腹板接合处、外伸悬臂板边缘处有一些差异,需要进行修正。研究给出了相关的剪力滞系数,可以为波形钢腹板箱梁设计时的剪力滞系数取值提供参考。     

变截面箱梁剪力滞效应近似计算方法

基于变截面抗弯刚度函数,利用等截面剪力滞效应计算公式得到了变截面剪力滞效应的近似计算方法。变截面悬臂梁算例中与有限元软件计算结果比较,结果数据显示吻合良好。通过改变梁宽,分析宽跨比对剪力滞效应的影响,发现随着梁宽增加刚度比增加,剪力滞影响变大。本文变截面箱梁近似计算方法可应用于工程计算,为工程变截面箱梁剪力滞效应提供了一种手算计算方法。     

曲线箱梁剪力滞效应的弹性分析

为准确分析曲线箱梁的受力特点,采用变分法对曲线箱梁的剪力滞效应进行弹性分析,同时考虑弯、扭、剪力滞耦合作用、曲率半径沿梁宽的变化和荷载横向分布等因素的影响,建立了曲线箱梁的总势能的表达式,推导出曲线箱梁的弹性控制微分方程和边界条件,并采用工程中常用的伽辽金法对微分方程进行近似求解。计算结果与有限条法计算结果和已有的试验值进行了对比验证,结果吻合良好,证明该分析方法能较为全面地反映薄壁曲线箱梁真实的力学性能。当曲率半径趋于无穷大时,可得到直线箱梁剪力滞效应的分析结果,因此,也是对直线梁桥剪力滞理论分析作了进一步补充,分析方法具有一定的通用性。     

变截面预应力混凝土连续箱梁桥0~#块空间应力分析

针对预应力对薄壁箱梁结构0#块剪滞效应影响研究不足的现状,以某变截面预应力混凝土连续箱梁桥为背景工程,基于Midas Civil建立全桥整体模型,并用ANSYS建立该桥0#块实体模型。分析0#块在不同工况下的空间应力状况,揭示0#块的受力特性和应力分布规律,同时分析最大双悬臂状态下预应力对箱梁0#块剪力滞效应的影响,得出预应力对剪力滞效应有抑制作用等结论。     

单箱多室鱼腹形截面混凝土连续箱梁的剪力滞效应

鱼腹形箱梁的受力较普通箱梁更为复杂,其剪力滞效应或翼缘的有效分布宽度能否沿用普通箱梁的取值值得重新审视。该文以某两跨鱼腹形截面连续箱梁桥为工程背景,采用空间实体有限元法,对比分析了鱼腹形箱梁与相应普通箱梁的剪力滞效应。结果表明:集中荷载和均布荷载作用下,鱼腹形箱梁除中支点截面边腹板处受拉顶板局部剪力滞系数与普通箱梁相差较大外,其余位置处两类箱梁的剪力滞系数相近;鱼腹形箱梁底板的有效宽度系数较顶板的相应值偏大,可偏安全地按顶板的相应值取用;对比两类箱梁的有效宽度系数可知,鱼腹形箱梁各跨中部梁段的ρ_s系数可以采用规范针对普通截面箱梁的相应值,而ρ_f系数不宜沿用规范计算值,为应用方便,文中提出了ρ_f系数计算的解析式。     

波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应分析

为了解波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥剪力滞效应对结构受力的影响,以某(58+118+188+108) m单箱四室波形钢腹板部分斜拉桥为背景,采用有限元法建立空间有限元模型,在跨中偏载和对称荷载作用下,计算主跨箱梁有索段和无索段顶底板混凝土正应力,分析各截面的剪力滞分布规律。结果表明:箱梁跨中截面混凝土顶板、底板正应力分布极不均匀,具有明显的剪力滞效应,箱梁混凝土顶板、底板剪力滞系数随距集中荷载作用点距离的增大急剧减小,截面顶板剪力滞效应均比底板大;箱梁顶底板均呈现正剪力滞效应,混凝土横隔板可以改善箱梁截面正应力分布,减弱剪力滞效应;顶底板剪力滞系数在无索段范围内急剧减小,有索段内急剧增大,车辆活载只在局部范围内引起较大的剪力滞效应,设计中应考虑此效应引起的不均匀应力。     

纵向预应力对连续刚构桥箱梁剪力滞效应的影响分析

为了分析预应力对连续刚构桥箱梁的受力影响,采用有限元方法,建立杆系模型和实体模型,引入箱梁剪力滞系数λ,分析了预应力对箱梁剪力滞效应的影响。结果表明,预应力会放大箱梁剪力滞效应的作用,它的空间布置形式对结构计算结果具有显著影响,简单的箱梁桥杆系模型难以反映结构的真实受力情况,建议在设计过程中采用合理的计算模型,得到符合工程实际的计算结果。     

钢筋混凝土连续曲线箱梁桥剪力滞效应研究

针对连续曲线箱梁桥的结构形式,重点研究了钢筋混凝土连续曲线箱梁桥的剪力滞效应。通过运用大型有限元通用软件ANSYS．对不同因素变化下的钢筋混凝土连续曲线箱梁桥进行建模分析。在实桥荷载试验的基础上,计算各种工况作用下箱梁梁体的挠度、应变应力及剪力滞系数值;分析曲率半径等因素对曲线箱梁剪力滞效应的影响。研究结果表明曲率半径对连续曲线箱梁的剪力滞效应有较大影响,因而在曲线箱梁的设计中应加以考虑。     

高速铁路混凝土箱梁空间力学特性分析

立足于薄壁箱梁剪力滞、畸变、约束扭转的传统的解析理论,建立一般高速铁路箱梁的解析计算模式,并结合有限元数值方法,分析高速铁路混凝土箱梁横截面的应力分布规律,及关键影响因素,针对一般设计提出双线高速铁路箱梁畸变与约束扭转增大系数的概念。     

简支箱梁中剪力滞产生的应力集中现象

剪力滞的研究已有多年。然而,现有的研究成果给出太多的应力集中系数,实用性并不强。利用壳单元的三维有限元理论,研究了简支箱梁中剪力滞产生的翼缘板应力集中的问题,具体地说,进行了箱梁几何形状相关的大量参数研究。整个箱梁以壳单元建模,仔细考虑了加载方式的影响及剪力滞与有限单元网格划分间的关系。研究表明,翼缘板和腹板上的应力分布与初等梁理论中描述的有很大差异。通过得到的数值结果,提出计算剪力滞应力集中系数的经验公式。     

薄壁箱梁剪力滞效应分析综述

基于薄壁箱梁的受力和施工特点,从剪力滞现象产生的原因出发,分析了不同宽跨比及不同荷载形式对箱梁剪力滞效应的影响。介绍了剪力滞效应的分析方法,运用变分法和有限元法分别对变截面箱梁的剪力滞效应进行了分析。     

薄壁曲线箱梁剪力滞效用的有限元解法与实验研究

解释了箱梁的剪力滞效应并对其常用解法的优缺点进行了比较,介绍了有限元解法,利用SHELL63单元,运用ANSYS有限元分析方法对一具体箱梁进行分析,得出计算值与实验值吻合良好,可见利用ANSYS对薄壁箱梁剪力滞进行求解简单且可靠。     

预应力作用下箱梁桥的剪力滞效应研究

为了计算箱梁在预应力作用下的剪力滞效应,基于能量变分原理,结合预应力等效荷载法,建立了箱梁在直线、折线和曲线预应力布束方式下的剪力滞效应解析解.针对算例简支箱梁,研究了3种布束方式综合作用下箱梁的剪力滞效应,并和有限元板壳数值解进行了对比分析.以连续箱梁为例,研究了任意布束下梁体剪力滞效应的分布规律.结果表明:所提出的理论解析方法可以有效计算简支梁在预应力作用下的剪力滞效应;连续箱梁在预应力筋偏心锚固的梁端、折线布束的折角处和中支点等部位均会产生较大的剪力滞效应,由剪力滞效应产生的附加弯矩进一步增大了梁体的偏心距.     

薄壁曲线箱梁剪力滞效用的有限元解法与实验研究

解释了箱梁的剪力滞效应并对其常用解法的优缺点进行了比较,介绍了有限元解法,利用SHELL63 单元,运用ANSYS有限元分析方法对一具体箱梁进行分析,得出计算值与实验值吻合良好,可见利用ANSYS对薄壁箱梁剪力滞进行求解简单且可靠.