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.     

斜拉桥π型主梁恒载剪力滞效应

π型主梁在斜拉桥中得到较为广泛的应用,因梁肋与桥面板刚度不同,截面上产生剪力滞效应,应力分布呈现出不均匀特征。现规范中缺乏对π型主梁剪力滞效应计算的相关规定,且已有研究主要针对箱梁与T梁桥,对π型主梁剪力滞效应研究较少。主梁受自重、预应力以及索力综合作用,剪力滞效应较为复杂,是研究中的难点。本文以某斜拉桥为例,采用有限元方法对π型主梁在最大双悬臂以及成桥2个关键施工工况下的恒载剪力滞效应展开研究。     

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。     

超宽斜拉桥双边箱主梁恒载剪力滞效应研究

以某超宽斜拉桥为依托工程,利用ANSYS有限元软件进行实体模型分析,对斜拉桥在恒载作用下的主梁正应力及其剪力滞效应进行计算分析,得出该类结构的主梁剪力滞效应的基本规律。分析结果表明:超宽斜拉桥主梁沿纵向各截面剪力滞效应不同,在边墩等截面约束较弱处,其截面各点处剪力滞效应明显;主梁标准段纵桥向的2个索力作用点之间的箱梁剪力滞效应具有明显的周期性,横桥向索力作用点附近的箱梁剪力滞效应变化最大,远离索力作用点的剪力滞效应变化趋缓。     

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。     

斜拉桥П形截面PC主梁剪力滞模型试验研究

采用大尺度预应力混凝土模型试验,研究斜拉桥在自重、竖向力、预应力和斜拉索拉力等作用下П形截面主梁剪力滞效应.试验结果表明,该种截面斜拉桥主梁剪力滞后现象不可忽视,并且梁中既有正剪力滞又有负剪力滞,各种外力的影响也不尽相同.     

河口大桥施工过程剪力滞效应研究

兰州河口大桥为主跨360m的双塔双索面组合梁斜拉桥,主梁采用П形工字钢-混凝土组合梁,采用悬臂拼装法施工。为研究后续施工(施工步骤增加)对当前截面以及当前截面施工工况变化对已完成梁段剪力滞效应影响的规律,基于能量变分法及矩阵分析法,建立П形钢-混凝土组合梁斜拉桥截面任意位置剪力滞效应分析的有限梁段公式及剪力滞系数计算公式,并通过施工现场实桥试验对该桥施工过程中的剪力滞效应进行分析。结果表明:随着施工步骤的增加,截面应力分布更加均匀,剪力滞系数趋于平稳;施工步骤变化对腹板和翼板交界处剪力滞系数的影响较翼板中点处剪力滞系数大,腹板和翼板交界附近的剪力滞现象更加严重;施工工况变化对剪力滞的影响明显,同一截面不同工况剪力滞系数明显不同,甚至剪力滞特征(正、负剪力滞效应)也可能不同。     

斜拉桥Ⅱ形截面PC主梁剪力滞模型试验研究

采用大尺度预应力混凝土模型试验，研究斜拉桥在自重、竖向力、预应力和斜拉索拉力等作用下兀形截面主梁剪力滞效应。试验结果表明，该种截面斜拉桥主梁剪力滞后现象不可忽视，并且梁中既有正剪力滞又有负剪力滞，各种外力的影响也不尽相同。     

斜拉索索力作用下不同形式混凝土主梁受力特性研究

为了解斜拉桥悬臂施工阶段,斜拉索索力作用下主梁的应力分布规律,结合圣维南原理,以宽幅混凝土主梁斜拉桥常用的3种主梁为研究对象(Π形实体边主梁、PK箱形主梁以及箱形中央索面主梁)。采用仿真计算方法,对合龙前最大悬臂施工阶段下,悬臂端索力对主梁的空间受力状态进行分析,归纳出不同形式主梁混凝土斜拉桥应力分布特点。结果显示:主梁应力分布的顺桥向影响范围均近似为1个梁宽,索力对不同形式主梁的传递角度均可取26°;建议大跨度宽幅斜拉桥采用PK箱形;对于中央索面斜拉桥主梁翼缘可以滞后1～2个节段浇筑,降低翼缘的剪力滞效应,提高施工效率。     

轴向荷载横桥向对称布置下的双主肋主梁剪力滞效应

针对斜拉桥双主肋主梁等工程实际,研究轴向荷载作用位置相对截面形心在横桥向对称偏移时的双主肋主梁剪力滞效应,推导了桥面板上任一点正应力和剪力滞系数的计算公式。结果表明:当轴向荷载横桥向作用位置从ξ=0向ξ=b对称移动时,桥面板将经历负剪力滞效应-无剪力滞效应-正剪力滞效应的变化过程,结论与有机玻璃模型Ansys解吻合良好。轴向荷载横桥向对称变位引起的双主肋主梁剪力滞效应明显,建议在结构设计时予以考虑。     

混凝土斜拉桥П形截面主梁弯曲受力分析

为了研究混凝土斜拉桥П形截面主梁的弯曲受力特征,指导П形截面主梁的设计,以某跨径组合为(110+220+110)m的双塔四索面预应力混凝土斜拉桥为例,采用有限元软件分别建立全桥整体杆系单元模型与桥塔附近主梁节段实体单元模型,对其П形截面主梁的弯曲受力情况进行了计算分析,并通过截面剪力滞系数来描述剪力滞效应的影响。结果表明,最不利组合荷载作用下,塔底主梁节段在桥轴线处上拱,П形截面主梁两侧肋板下挠;预应力对横梁的作用明显,横梁产生向上反拱;主梁在计算荷载作用下除应力集中点外,全截面受压;塔根部主梁截面的剪力滞较为显著,剪力滞系数介于0.68~1.12之间;其它截面的纵向应力分布相对均匀,剪力滞系数介于0.81~1.12之间。对于П形截面主梁斜拉桥,塔根部附近主梁节段在设计时必须考虑剪力滞效应的影响,其它位置截面可以按照初等梁理论进行设计。     

宽幅矮塔斜拉桥后浇带对主梁受力的研究

矮塔斜拉桥的主梁不仅承受轴向压力,还要承担相当大的弯矩和剪力。为研究宽幅矮塔斜拉桥设置后浇带对主梁受力的影响,该文以东洲大桥为研究对象,通过建立拉索锚固区梁段空间实体有限元模型,确定了拉索轴向力作用下的传递角度,并分析了设置后浇带对主梁剪力滞效应的影响。结果表明:索力在顶板上呈凸曲线扩散,但为分析方便,可偏安全地认为其按一定的角度线性扩散;设置后浇带可以提高悬臂施工时顶板的压应力储备,并有效缓解悬臂结构的负剪力滞效应。     

小西湖黄河大桥剪力滞效应试验和理论研究对比

兰州市小西湖黄河大桥采用矮塔斜拉桥方案,桥跨布置为81.2 m+136 m+81.2 m,单索面,主梁采用梯形截面单箱三室箱梁,是我国仅有的几座部分斜拉桥之一.针对大桥设计中部分斜拉桥箱梁的剪力滞效应及抗震性能等关键技术问题,采用主桥整体有机玻璃缩尺模型进行了剪力滞效应及动力特性的模型试验研究,并同时对该模型进行了理论对比研究.模型试验结果与有限元分析结果吻合较好,说明采用有限元方法能够较好地计算出部分斜拉桥的剪力滞效应和动力特性.因此,可以通过有限元分析计算出实桥的剪力滞效应和动力性能.     

自锚式悬索桥加劲梁剪力滞模型试验研究

通过1∶2缩尺预应力混凝土模型试验,研究成都清水河独塔自锚式悬索桥Π形主梁的剪力滞效应.试验结果表明,该桥主梁剪力滞系数比按我国公路桥规计算的值要小,该桥主梁在施工阶段有较大的安全储备,结构是安全的.     

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。     

小西湖黄河大桥剪力滞效应试验和理论研究对比

兰州市小西湖黄河大桥采用矮塔斜拉桥方案，桥跨布置为81．2m＋136m＋81．2m，单索面，主梁采用梯形截面单箱三室箱梁，是我国仅有的几座部分斜拉桥之一。针对大桥设计中部分斜拉桥箱梁的剪力滞效应及抗震性能等关键技术问题，采用主桥整体有机玻璃缩尺模型进行了剪力滞效应及动力特性的模型试验研究，并同时对该模型进行了理论对比研究。模型试验结果与有限元分析结果吻合较好，说明采用有限元方法能够较好地计算出部分斜拉桥的剪力滞效应和动力特性。因此，可以通过有限元分析计算出实桥的剪力滞效应和动力性能。     

Π形组合梁斜拉桥施工过程主梁应力分析方法

为准确计算Π形组合梁斜拉桥施工过程中的主梁应力,基于能量变分原理建立了考虑轴力、弯矩、剪力滞相互耦合的有限梁段实用单元,提出了适用不同支承、不同边界条件下的有限梁段法主梁应力计算公式,对某主跨360m的Π形组合梁斜拉桥进行了实桥试验验证,并分析了该桥关键施工阶段的应力变化规律。结果表明:采用有限梁段法计算的主梁应力精度较高,钢主梁和混凝土桥面板的应力差异均在±3MPa内,与实桥试验的相对应力误差不超过5%;有限梁段法可以从整体上分析Π形组合梁斜拉桥施工全过程的主梁应力变化规律;关键施工阶段中钢主梁主要受拉,混凝土桥面板主要受压,且整个施工过程中混凝土板应力变化不大。     

宽幅PK断面混凝土斜拉桥剪力滞效应研究

针对武汉市四环线汉江特大斜拉桥宽幅PK断面的特点,采用有限元法对宽幅箱梁桥成桥运营阶段等工况下全桥的剪滞性能进行了分析,得到了箱梁剪力滞空间分布规律。横向预应力筋的作用不能忽略,其显著改变了剪力滞系数。在直腹板厚度、直腹板间距和斜腹板厚度因素中以直腹板间距对最大剪力滞系数的影响最大,但是也在5%以下。明确了施工和运营过程中主梁截面需要重点监控的位置,为拓展宽幅PK断面混凝土斜拉桥的应用提供支撑。     

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。     

现代斜拉桥不同截面形式的剪力滞效应分析

针对斜拉桥3种典型截面形式如闭口箱形、边箱形和边主肋形,分别采用不同的理论计算方法,如三杆比拟法、弹性理论解法和能量变分法等对其主梁截面剪力滞效应进行分析,并结合有限元数值计算和模型试验的分析结果进行了对比验证。结果表明:该理论计算方法较为简便直观且具有一定的精度,其计算结果偏于安全,可以用于初步设计;计算分析和模型试验研究相结合的方法是分析评议斜拉桥主梁截面剪力滞效应的有效手段。