分离式双肋截面主梁剪滞效应分析的传递矩阵法

构造横力弯曲时考虑翘曲正应力自成平衡的槽形宽翼梁剪力滞翘曲位移函数,基于能量原理,导出槽形宽翼梁计入剪滞效应和剪切变形双重影响的平衡控制微分方程和边界条件,在初参数解的基础上建立相应的场矩阵和点矩阵,从而实现分离式双肋截面主梁桥位移、应力及内力的一维递推求解.     

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。     

考虑剪切剪滞双重效应波形钢腹板组合箱梁的矩阵分析

为了更精确地研究考虑剪切剪滞双重效应波形钢腹板组合箱梁的力学性能,首先运用有限元分析方法,在综合考虑剪力滞与剪切变形双重效应影响的基础上,通过能量变分原理导出了波形钢腹板组合箱梁的控制微分方程并给出了解析解;之后在该解析解的基础上进一步推导了单元刚度矩阵及结点荷载列阵,还根据相关方程编制了FORTRAN有限元程序;最后将室内模型试验梁对波形钢腹板简支梁和连续梁的实测结果与所提理论的计算结果、ANSYS实体单元模型的计算结果进行对比分析。结果表明:所提理论和模型试验、有限元模拟3种方法所得剪力滞系数和挠度值吻合良好,且理论计算值与模型试验实测值所得跨中剪力滞系数、挠度值更接近;简支梁在承受集中荷载作用比承受均布荷载作用同一截面处的剪力滞效应影响大,连续梁在承受集中载荷作用时,在支座附近处截面的剪力滞效应的影响比跨中要大,并在靠近弯矩零点的一部分区域内表现出负剪力滞现象;波形钢腹板简支梁、连续梁的剪力滞系数随跨宽比的增大而呈曲线减小。研究成果可将波形钢腹板考虑双重效应的复杂计算问题,方便地纳入普通杆系结构矩阵位移结构体系中,可直接得到用于结构设计的剪力、弯矩,从而避免建立复杂的ANSYS有限元模型。     

多室薄壁箱梁剪力滞效应的解析解

为研究单箱多室箱梁的剪力滞效应,对不同翼板分别设置不同剪滞纵向位移差函数,纵向翘曲位移函数横向分布规律采用k次抛物线,同时考虑全截面轴力自平衡的条件,根据能量变分法推导出n室箱梁剪滞效应的控制微分方程组及其闭合解,并通过双室和三室箱梁算例将本文变分解与有限元计算结果进行对比,结果表明:本文变分解与有限元解比较吻合,两种方法计算的翼板应力沿横向变化规律基本一致,剪滞翘曲位移抛物线取高次时箱梁顶板结果更接近于有限元解,取低次时悬臂板更接近于有限元解,抛物线次数对腹板位置结果影响较小。     

单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁剪力滞效应研究

由于单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁截面剪力滞效应与混凝土箱梁截面剪力滞效应相比有很大差异,并且波形钢腹板几乎承担了全部剪力,波形钢腹板的剪切模量也需要进行修正。为研究单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应,从波形钢腹板PC组合箱梁的受力特点出发,以满足剪力滞翘曲应力的轴向平衡条件,采用二次、三次抛物线定义了单箱双室、单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁的纵向位移差函数,利用势能驻值原理的能量变分法建立了波形钢腹板PC组合箱梁考虑剪力滞、剪切变形效应的控制微分方程组,并推导出简支梁、悬臂梁、连续梁在集中荷载、均布荷载作用下的解析解。通过解析法和有限元法分别计算了简支梁和悬臂梁的剪力滞效应,并研究了集中荷载和满跨均布荷载作用下的单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞分布规律,结果表明:采用二次抛物线剪力滞翘曲位移函数推导的剪力滞系数更为合理;单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁在跨中集中荷载下,波形钢腹板与混凝土顶、底板交界处的剪力滞效应较为突出;随着波形钢腹板PC箱梁室数的增加,剪力滞系数明显减少,且解析解与有限元数值解一致,表明了解析解的正确性,并通过分析给出了相应的剪力滞系数,可以为单箱多室波形钢腹板箱梁的设计计算提供参考依据。     

考虑角隅影响的简支U型梁剪力滞效应分析

为研究角隅对U型梁剪力滞效应的影响,引入角隅特性参数η,并选取考虑轴力自平衡的二次函数定义道床板翘曲位移差函数,同时考虑剪滞剪切效应,建立了角隅影响下的U型梁剪力滞效应控制微分方程,推导出了考虑角隅影响的U型梁剪力滞的解析解,并通过算例分析,验证了解析解的正确性和适用性,同时分析了角隅及其参数变化对U型梁剪力滞效应的影响,结果表明：解析解与有限元计算结果吻合良好,且精度较高;剪力滞横向分布在道床板中心位置最小,在道床板与主梁交界处最大;剪力滞纵向分布在跨中最小,在支座处最大且出现突变;在角隅影响下U型梁剪力滞减小4.14%,角隅对剪力滞有明显削弱作用;随着角隅特性参数增大,剪力滞近似呈线性减小,在此结构设计计算时,应合理考虑角隅影响。     

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.     

基于Timoshenko梁理论的薄壁箱梁剪力滞效应研究

基于Timoshenko梁理论,对单箱单室混凝土薄壁箱梁的翘曲位移函数进行了修正,合理构造了考虑各翼板剪切变形差幅值关系、横截面轴力平衡条件以及腹板剪切变形影响的翘曲位移函数,建立了体系总势能函数,利用Euler-Lagrange方程得到了结构稳定平衡状态下薄壁箱梁剪力滞效应计算理论的微分方程。结合ABAQUS有限元数值模型,对比分析了简支箱梁在集中力荷载和满跨均布荷载作用下横截面各翼板纵向应力分布规律。结果表明,集中力荷载作用下,靠近加载端截面测点3受应力扰动影响明显,误差偏大,远离腹板区域,文中所提的解析解与有限元数值模型解的误差控制在5%左右;均布荷载作用下箱室内顶底板误差可以控制在5%左右,而悬臂翼板由于边界条件假设与箱室内翼板一致,与有限元数值存在一定的偏差,主要表现在误差远离腹板时逐渐增加,但可以控制在10%以内。因此,采用本研究中所构造的翘曲位移函数能较好地反映剪力滞影响下纵向应力分布规律,与有限元数值模拟的结果吻合良好,从而验证了分析方法的正确性。     

大跨箱梁桥剪力滞剪切变形双重效应分析

以对直线箱梁考虑剪力滞后、剪切变形的分析为基础,给出考虑双重效应的直线箱梁在均布荷载作用下的初参数解,推导了在局部坐标系下的单元刚度矩阵及等效节点荷载矩阵。利用ANSYS大型有限元软件对大跨度连续梁桥各关键截面进行多工况分析,总结各个工况作用下应力分布情况以及剪力滞系数的分布规律,从而对大跨度连续箱梁桥的整体及典型截面处的应力进行计算、分析。     

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。     

单层梁格分析宽翼缘箱梁剪力滞效应

由于分析精细、应用简便,平面梁格法已广泛应用于斜弯桥、裤衩高架等异型桥的计算分析中。通过对"Hambly"平面梁格的梁格划分方法与刚度取值的改进,提出更便于杆系有限元软件运用的单层梁格法;通过单层梁格法分析了宽翼缘箱梁的剪力滞效应,并与能量变分法对比,证实了单层梁格法可以有效的计算宽翼缘箱梁剪力滞效应,而这是平面梁格无法解决的。     

变高度箱梁桥剪力滞效应的三结合分析法

应用初等梁弯曲理论公式与平面杆系有限元法以及有限条法程序相结合的方法,建立了分析变高度箱梁桥剪力滞效应的计算模型。从两个算例(连续梁桥和悬臂梁桥)的计算结果发现,应用本文模型算得的箱梁翼缘正应力沿横桥向的分布,与应用空间有限元法和有限条法算得的分布,吻合甚好。因此,本文方法具有实用价值,可供设计者选用。     

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。     

斜拉桥钢-混凝土组合索塔锚固区焊钉剪力分布

结合上海长江大桥工程,采用空间有限元模型,计算在斜拉索索力作用下钢-混凝土组合索塔锚固区焊钉的剪力,分析焊钉竖向剪力、横向剪力和合剪力分别在索塔竖桥向和横桥向的分布规律.结果表明各剪力沿索塔竖桥向和横桥向分布相当不均匀,在竖桥向塔顶焊钉剪力大、塔底剪力小,在横桥向外侧焊钉剪力大、中间焊钉剪力小.对焊钉横向间距的调整,能有效改善焊钉剪力在横桥向的不均匀程度.焊钉刚度对焊钉最大剪力有很大影响,在设计中需予以重视.     

整体式桥台的箱梁剪滞效应分析

针对整体式桥台的箱梁固有的力学特性,建立有限元模型,对其在不同荷载作用下剪滞系数的横向和纵向分布规律进行研究,并将结果与普通简支箱梁进行比较。通过有机玻璃模型试验验证了有限元建模分析的可行性、准确性,同时作了参数分析,提出了可供工程设计参考的实用剪滞系数计算表。分析结果表明:该类箱梁剪滞分布与普通简支箱梁的不同主要在于桥台附近截面出现了负剪滞现象;整体式桥台的纵向抗弯刚度、主梁宽跨比、宽高比及不同荷载形式等是影响该类桥梁剪滞系数的主要因素。     

高陡横坡段桥梁双桩内力计算有限差分解

为了对高陡横坡段桥梁双桩基础进行合理分析，提出一种适用的有限差分法。首先，针对陡坡段桥梁基桩不同特征段的承载特性，将后桩划分为嵌固段及受荷段，同时，将前桩划分为嵌固段、受荷段和自由段。然后，考虑桩土相互作用及桩顶变形协调，并引入边界条件，建立了适用于高陡横坡段桥梁双桩基础内力及位移分析的简化计算模型。在此基础上，综合考虑P（荷载）-Δ（位移）效应及连系梁的影响，分别对各特征段基桩微元进行受力分析，并引入相邻特征段满足的连续条件（即位移连续、转角连续、剪力连续及弯矩连续），推导出各微分段的控制差分方程，以MATLAB为平台编制相应计算程序，迭代求解桩身位移，进而求解其内力。最后，结合室内模型试验与现场试验对理论计算方法进行验证，并以现场试验桩为基础，分析连系梁及P-Δ效应等对高陡横坡段双桩基础内力及位移的影响。研究结果表明：理论计算结果与模型试验及现场试验实测数据均吻合良好，表明该方法可行、合理，可为高陡横坡段桥梁工程设计计算提供参考；有自由段存在的基桩，P-Δ效应明显；连系梁对倾斜荷载下基桩桩身内力具有显著影响，连系梁的存在会对上部荷载进行重新分配，并在一定程度上弱化P-Δ效应，对桩身变形具有一定的约束作用。     

基于结构剪力滞效应的薄壁箱梁变形计算

在考虑剪力滞效应对箱梁变形影响的基础上,建立薄壁箱形梁的变形微分方程,并给出均布荷载、集中荷载作用下的变形初数解及跨中最大变形的计算公式.     

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。