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。     

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。     

大跨度混合梁连续刚构桥0号块空间受力分析

文中以大跨度混合梁连续刚构桥0号块为研究对象,建立有限元模型进行分析,对分层浇筑方式进行合理优化;最大负弯矩及最大剪力工况计算表明,顶底板正截面抗裂与法向应力验算均能满足要求。最大悬臂状态下,顶底板实桥布置应力测点均为受压状态,实测值与理论值吻合度较高,验证了有限元模型的正确性。0号块剪力滞分布较为复杂,顶底板刚度在整个截面占比越大,剪力滞现象越明显,建议对该区域配筋进行合理优化。     

结合梁斜拉桥悬臂施工阶段剪力滞效应分析

为研究结合梁斜拉桥在悬臂施工阶段剪力滞效应的分布规律,以厦漳跨海大桥南汊主桥为背景,在实桥中布设4个测试截面,并采用ANSYS软件建立主梁有限元分析模型,对施工阶段结合梁的剪力滞效应进行现场测试和数值分析.分析结果表明:结合梁斜拉桥主梁在斜拉索轴向荷载和竖向荷载产生的弯矩共同作用下,存在较为显著的负剪力滞效应;在整个悬臂施工阶段,各截面有效宽度系数为0.85～0.95.根据分析结果,建议在对悬臂施工阶段进行应力验算时,混凝土板的应力应按初等梁理论计算的结果提高15％考虑;设计过程中可以忽略小纵梁对桥面结构剪力滞效应的影响,计算结果偏于安全.     

横隔梁对波形钢腹板PC连续梁桥纵向正应力的影响研究

目前关于横隔梁对波形钢腹板PC连续梁桥纵向正应力的影响,都是基于小梁试验或理论分析的基础,与实际有差别。鉴于此,依托一在建单箱九室波形钢腹板PC组合连续箱梁桥,建立该桥有限元模型,分析3车道偏载作用下有无横隔梁2个工况下箱梁顶、底板的纵向正应力分布规律和剪力滞效应。结果表明:未设横隔梁的桥梁纵向正应力分布变化剧烈,距墩顶越近,顶、底板正应力横向分布变化越大;设置横隔梁后桥梁纵向正应力分布较为均匀,顶、底板正应力横向分布在跨中截面附近变化较大;未设横隔梁与设置横隔梁时顶、底板正应力最大比值分别为1.47、1.32;设置横隔梁的桥梁在汽车荷载下剪力滞效应最大,3车道偏载与6车道对称荷载作用下箱梁顶板剪力滞系数比值为1.04,底板剪力滞系数比值为1.06;横隔梁对改善箱梁正应力分布、降低剪力滞程度具有显著影响。     

高墩大跨弯桥剪力滞特性分析

以3跨变截面箱梁弯连续刚构桥为研究对象,分别采用平面有限元和空间有限元方法计算了自重作用下控制截面的剪力滞系数,并对剪力滞效应进行了分析,主要对弯曲半径、宽跨比、梁高比、墩高、施工阶段等因素对变截面箱梁剪力滞效应的影响进行了分析了.结果表明,自重荷载作用下,弯桥半径对剪力滞系数影响较大,沿纵桥向变化非常明显,但任一截面中心点的变化不大;边跨支座断面的截面应力分布最不均匀;跨径不变,随着曲率半径的减小,剪力滞系数越大,应力的不均匀分布也加剧变化;梁高比越大,剪力滞系数越大;墩越矮剪力滞系数越小,高墩时,墩高的变化不会影响剪力滞系数的分布.在悬臂施工阶段中,悬臂端截面的应力剪滞系数随着施工悬臂长度的增加而减小.     

超宽预应力混凝土箱梁斜拉桥压重试验研究

为了弄清超宽预应力混凝土箱梁斜拉桥在活载作用下的剪力滞效应、偏载效应等复杂结构行为,通过主梁压重试验及有限元仿真分析进行了对比研究。结果表明,正载工况负弯矩截面顶底板纵向应力较为均匀,正弯矩截面表现出正剪力滞效应,顶板剪力滞系数为1.6,底板剪力滞系数为1.2;偏载工况大部分测点的偏载系数为0.5~1.0,大部分测点的应力小于正载工况。     

混凝土悬臂浇筑拱桥施工期箱型拱圈剪力滞效应分析

悬臂浇筑混凝土拱桥施工期主拱圈应力的计算与控制是确保结构施工安全的重要前提,而对于箱型主拱圈应力的分析则必须正确考虑剪力滞效应的影响。在特定情况下采用超长扣锚索并配合短索预应力施工时,拱圈截面应力随张拉工序变化较为复杂,传统的单梁整体模型和块体单元局部模型均难以准确描述该类过程。为评估剪力滞效应对该类结构施工期拱圈应力的影响,本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为背景,建立了以梁系单元为基础的空间网格模型,并针对该桥悬臂浇筑施工阶段单箱双室箱梁的剪力滞效应进行了分析,结果表明:悬臂浇筑状态下节段尾端截面较节段跨中截面的剪力滞效应明显;预应力束可以降低顶底板剪力滞效应。     

大悬臂钢-混凝土组合脊骨梁的剪力滞效应

通过模型试验,首先研究了带波形钢腹板大悬臂挑梁的钢-混凝土组合脊骨梁正、负弯矩截面在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应,探讨了混凝土板和钢底板上弯曲正应力的横向分布规律;然后基于能量变分原理和换算模量法,提出了多弹性模量、多最大剪切转角差函数和考虑横向预应力影响的组合脊骨梁剪力滞效应的理论计算方法;最后分析了悬臂长度对组合截面剪力滞效应的影响.试验、理论和有限元分析结果的比较表明:组合脊骨梁的正、负弯矩截面均存在明显的剪力滞现象,所提出的理论计算方法能够满足工程设计的精度要求.     

大跨度RPC铁路简支箱梁有效宽度研究

RPC箱梁轻薄的截面使其翼缘剪力滞效应显著,通过对72m铁路简支箱梁采用有限元程序ANSYS进行三维分析,得到不同荷载工况、梁高、顶板厚度对跨中断面顶、底板剪力滞效应的影响规律,计算出对应的有效宽度系数,并与现行设计规范相关有效宽度计算结果比对。研究表明:(1)跨中断面在二期铺装荷载作用下剪力滞效应最显著;(2)随着高跨比的增大,跨中断面剪力滞效应逐渐增大;(3)增加顶板厚度可有效减小跨中断面剪力滞效应;(4)箱梁顶板有效宽度较规范计算偏小;(5)降低二期恒载可以改善顶板有效宽度折减。     

矮塔斜拉桥0#块应力与剪力滞效应分析

为了探究矮塔斜拉桥施工时0号块的应力状态与剪力滞效应,以一座跨径组合为(85+160+85)m的矮塔斜拉桥为例,以有限元分析软件Midas FEA NX建立0号块实体单元模型,通过在Midas civil全桥模型提取的最大悬臂状态内力作为实体单元模型的边界条件,对0号块进行应力状态与剪力滞效应的分析。结果表明,该桥在最大悬臂状态下0#块应力状态良好,以全截面受压为主;顶、底板以正剪力滞效应为主,顶板剪力滞变化复杂但数值较小,满足设计规范要求。分析结果可为同类桥型设计与施工提供参考。     

单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁的受力性能研究

为掌握荷载横向作用位置对单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁受力性能的影响,设计制作了缩尺比例为1∶10的模型梁,对简支模型梁分别进行了横向对称的双点和四点集中力弹性加载试验,集中力在横向分布作用在边、中腹板处顶板,对顶、底板的纵向应变、钢腹板剪应变和梁底挠度进行了测试。同时,建立有限元模型进行对比分析,并提出用腹板剪力系数表示"腹板剪力分配的不均匀程度"。结果表明:对于单箱三室的波形钢腹板混凝土组合箱梁,对称荷载的横向作用位置对作用截面的剪力滞系数横向分布有显著影响,不同腹板处顶、底板剪力滞系数的差异较大,在荷载作用点附近达最大值;加载截面横隔板的设置可以减弱剪力滞效应,而非加载截面的横隔板使顶、底板正应力分布呈现类似"负剪力滞效应";剪力在各钢腹板间不是平均分配,直接承受集中荷载的腹板可分担70%以上的剪力,其剪力系数最大可达2.0;横隔板可减小剪力不均匀分配的影响。     

基于有限梁段法的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析

为简化并准确分析波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应,基于波形钢腹板组合箱梁能量变分法微分方程,考虑波形钢腹板剪切变形及体外预应力作用,采用有限梁段法推导得到梁段单元的系数矩阵和广义外荷载向量计算公式,求解波形钢腹板组合箱梁任意点的弯曲应力。以某等截面波形钢腹板组合简支试验梁为算例,将跨中截面正应力有限梁段法计算值与试验值、变分法及有限元法计算值进行对比,该方法跨中正应力分布与其它方法结果均吻合较好,顶板有限梁段法正应力峰值与有限元计算值相差仅1.6%,验证了该方法准确度较高。采用该方法分析伊朗德黑兰BR-06L/R特大桥波形钢腹板组合连续箱梁桥在悬臂施工及成桥阶段的剪力滞效应,结果表明：悬臂施工阶段,随着悬臂长度增加固定端剪力滞效应逐渐减弱;成桥阶段,中支点和集中荷载加载点处剪力滞效应非常显著,均布荷载作用下边跨正弯矩区剪力滞系数较大,中支点处的峰值为1.13。     

悬拼施工中斜拉桥分离式钢边箱主梁的剪力滞效应分析

以荆岳长江公路大桥为工程实例,采用ANSYS有限元软件建立不同悬拼长度时斜拉桥主梁分离式钢边箱的区段空间有限元模型,对悬臂拼装施工推进过程中钢边箱梁截面的剪力滞效应进行计算,分析悬臂拼装施工过程中斜拉桥主梁分离式钢边箱截面顶、底板的法向正应力和剪力滞效应的分布规律。     

长沙市三汊矶湘江大桥大跨径顶推梁设计与研究

长沙市三汊矶湘江大桥边孔采用65 m跨径的顶推箱梁,箱梁中心处梁高仅3.53 m,高跨比为1/18.4。在设计过程中,对国内外已建成的顶推梁桥作了大量的调研,发现许多箱梁腹板出现了主拉应力裂缝。在设计中采用空间有限元法对腹板主拉应力、施工阶段剪力滞进行分析,发现箱梁截面在中跨支点处顶板截面存在比较大的剪力滞效应,最大剪力滞系数为tλ=1.61。根据计算结果对箱梁构造以及纵向预应力束布置进行了优化,箱梁腹板厚度在纵向上采用变厚度措施,腹板最大主拉应力降低了27%,效果明显。     

顶底板错位施工的波形钢腹板桥梁施工监控技术研究

为探讨顶底板错位施工的波形钢腹板桥梁施工监控技术，以昭君黄河特大桥南跨堤桥为依托，考虑波形钢腹板梁桥和顶底板错位施工工艺的特点，采用Midas/Civil建立三维有限元模型，进行顶底板错位法施工阶段的仿真计算，结合实测位移及应力数据展开对比研究。结果表明，昭君黄河特大桥在顶底板错位施工过程中的应力分布及线形状态均处于可控状态。     

分段施工单箱双室悬臂箱梁的剪力滞效应

为研究悬臂施工单箱双室悬臂箱梁的剪力滞效应特点,建立分段施工的悬臂箱梁有限元模型,对自重荷载作用下的顶、底板正应力进行分析。结果表明:分段施工对悬臂端部附近2个梁段影响最明显,剪力滞系数最大值应提高10%,对远离悬臂端部梁段的影响可忽略;中横隔板的设置对单箱双室悬臂箱梁横的2个梁段的正应力分布有一定影响,剪力滞系数最大值可提高5%,对远离横隔板梁段的剪力滞效应基本无影响。     

九江长江公路大桥宽幅主梁结合段剪力滞效应分析

九江长江公路大桥主桥为双塔双索面混合梁斜拉桥。该桥主梁宽高比大,钢-混结合段构造和受力复杂,剪力滞效应显著。为研究钢-混结合段剪力滞效应分布对主梁受力及结构布置的影响,选取含结合段的主梁节段建立模型,采用有限元法分析结合段钢梁及混凝土梁关键截面顶、底板在设计控制工况内力作用下的应力和剪力滞系数分布。分析结果表明:结合段混凝土梁存在较强的剪力滞效应,底板靠斜底板处剪力滞系数最大,达到1.5,在未考虑纵向预应力作用的情况下,混凝土梁底板存在较强的顺桥向拉应力,建议根据剪力滞系数分布加强纵向预应力布置。     

横隔梁对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响

针对斜拉桥箱梁剪力滞效应研究中未考虑横隔梁设置的情况和部分施工技术人员对少设置或不设置横隔梁的建议,文章采用板壳单元模拟箱梁顶板、底板、斜腹板和横隔梁,建立了株洲建宁大桥斜拉桥成桥状态关于横隔梁不同设置方案的多个有限元模型,通过计算结果的分析和比较,论证了横隔梁设置与否、间距变化和厚度变化对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响.计算结果表明,横隔梁设置使箱梁截面顶板正应力分布趋于均匀,在研究斜拉桥箱梁剪力滞效应时不应忽略横隔梁的影响;并对横隔梁的设置提出了几点建议.     

公路桥梁箱梁悬臂施工中的预应力作用及剪力滞效应研究

针对于公路桥梁箱梁悬臂的施工过程中,利用ANSYS有限元软件,就预应力作用对箱梁悬臂剪力滞效应的影响进行了研究。结果表明,预应力施加之后顶板的剪力还有滞系数的数值大概在1左右,同时还将剪力的滞效应减小了,在距离固端近的A截面,剪力滞效应有更大的减小。截面的剪力滞系数之所以减少,是因为施加了预应力,再进行了施加之后滞效应明显的减少了。同时翼缘板的刚度会由于横向预应力的施加而增大刚度,使得在界面上顶板的受力是比较均匀的,相对来说结构也是比较安全的。在整个悬臂的施工过程当中,为了能够使得受力不均的现象得到减少要使得横向的预应力不断的张拉,悬臂施工安全性更高。通过竖向预应力的作用,使腹板的刚度得到增加,而对顶板剪力滞变化影响较小。