现行铁路桥规中预应力钢筋锚固损失计算方法的改进

在推导现行铁路桥梁设计规范中预应力钢筋有效预应力计算公式的基础上,分析现行铁路桥梁设计规范中预应力钢筋反向摩阻计算公式与摩阻损失计算公式间的不协调和应用时的缺点,给出预应力钢筋锚固损失的实用简化计算公式。从预应力钢筋微段的平衡条件出发,考虑预应力钢筋的变形协调及应力连续条件,建立预应力钢筋锚固损失的精确计算公式,揭示预应力钢筋张拉时摩阻作用与锚固时反摩阻作用的差异,对完善现行铁路桥梁设计规范中的反向摩阻计算方法提出改进建议。研究结果表明:反摩阻作用小于摩阻作用;为了提高计算精度,可将按现行铁路桥梁设计规范计算的锚固损失结果乘以小于1的修正系数,并考虑预应力钢筋实际线型的影响。     

钢管混凝土系杆拱桥中系梁和横梁的设计计算方法研究

针对钢管混凝土系杆拱桥中系梁的配束设计,根据应力条件,同时考虑上、下缘配束的相互影响,推导了有轴向拉力时预应力混凝土受弯构件的钢束估算公式。为了准确计算横梁的活载内力,提出了一种在桥梁纵、横向单独加载的活载内力计算方法。这一改进的活载内力计算方法合理、结果准确,适合于电算,并可应用于系梁、拱肋等其它构件的计算。     

薄壁箱形截面扭转中心及主扇性坐标研究*

基于薄壁箱梁约束扭转理论中有关几何特性的计算过程,导出了双室箱形截面扭转中心及主扇性坐标的实用计算公式,数值算例验证了所推导公式的正确性。结合数值算例,详细分析了双室箱形截面的悬臂板宽度及梁高变化对扭转中心及主扇性坐标的影响。对扭转中心位置的研究结果表明：扭转中心至顶板中面的距离随着梁高的增大而线性增大;当悬臂板宽度小于某一临界宽度时,随着悬臂板宽度的增大,扭转中心位置逐渐降低;当悬臂板宽度超过该临界宽度后,扭转中心位置随着悬臂板宽度的增大而逐渐升高;悬臂板的这一临界宽度随梁高的增大而减小。     

薄壁箱梁挠度的一种简化分析方法

为寻求考虑剪切变形影响的薄壁箱梁挠度计算简化方法,以单位力法为基础分析薄壁箱梁的挠曲变形. 首先,通过对薄壁箱梁挠曲剪应力分布模式的分析获取组成箱梁各壁板的剪切影响系数表达式,基于该剪切影响系数,利用Timoshenko梁理论导出简单箱梁挠度的解析表达式;其次,利用卡式第二定律推导出箱梁的梁段单元分析模型,编制了求解变截面箱梁等复杂结构的电算程序;最后,对等截面及变截面箱梁的算例模型进行了分析. 数值算例结果表明:程序计算的挠度与实测值及ANSYS空间有限元结果误差在3%以内;针对数值算例,剪切变形使箱梁挠度增大20%以上;随着宽高比的增大,翼板剪切产生的附加挠度会增大,而腹板情况与之相反.      

宽翼缘T梁的有效宽度研究

通过选取满足轴向应力自平衡条件的翼缘板剪滞翘曲位移模式,推导了宽翼缘T梁的应力计算公式,根据有效宽度的定义,进一步导出了有效宽度的理论计算公式．给出了一个宽翼缘T梁算例,计算表明,由本文所得出的计算公式算出的有效宽度更接近用ANSYS算出的结果．     

矩形截面单箱双室箱梁的畸变效应分析

为准确研究单箱双室箱梁在偏心竖向荷载作用下的畸变效应，引入双室箱梁反对称和正对称畸变的概念，补充矩形截面单箱双室箱梁畸变研究的假定. 采用不同定义的畸变角分别描述箱梁的反、正对称畸变，用板元分析法和能量变分法分析单箱双室箱梁的畸变；采用2个参数分别描述顶板、底板和腹板上的畸变正应力分布，以适应双室箱梁正对称畸变；考虑正对称畸变对双室箱梁畸变效应的影响，比较对应单室和双室箱梁的畸变效应，研究中腹板厚度改变时双室箱梁畸变角沿梁长的变化. 研究结果表明:考虑了正对称畸变影响的单箱双室箱梁畸变正应力的解析解和有限元数值解更吻合，误差不超过8.71%；正对称畸变正应力较小，最大只占反对称畸变正应力的28.08%；箱梁中腹板能有效减弱偏心竖向荷载作用引起的箱梁畸变，可使角点处的畸变正应力降低到对应单室箱梁的49.09%；采用2个参数描述箱梁正对称畸变时各板件上畸变正应力的分布比传统方法的更合理；改变中腹板厚度可使单箱双室箱梁畸变发生明显的变化，厚度增大时畸变逐渐减小.      

考虑阻尼值修正的双链式悬索桥地震响应分析

基于复阻尼理论求解等效粘滞阻尼比,以近似描述非经典阻尼体系的阻尼耗能特性,提出了考虑实测阻尼值修正的具有非经典阻尼特性的双链式悬索桥地震响应分析方法。结合一双链式悬索桥,对比分析经典阻尼及非经典阻尼对双链式悬索桥地震响应的影响。研究结果表明:非经典阻尼对双链式悬索桥的地震响应有明显的影响,用经典阻尼模型得不出可靠的解,双链式悬索桥的地震响应分析,应当使用非经典阻尼模型;在初步分析时,纵、竖向地震下非经典阻尼体系的地震响应可分别按全桥混凝土桥塔阻尼比、钢加劲梁阻尼比计算结果代替,以简化计算。     

箱形梁正负剪力滞判别的广义力矩法

在箱形梁挠曲分析基础上,提出一种判别箱形梁正负剪力滞方法,导出用截面几何特性和广义力矩表达的判别式,结合实例判别简支箱梁、悬臂箱梁、外伸箱梁和连续箱梁正负剪力滞。与通过比较弯矩和附加弯矩之间相互关系判别方法相比,所提出方法更适合于复杂型式箱梁正负剪力滞判别。研究结果表明:箱形梁发生正剪力滞还是负剪力滞,主要取决于其横截面尺寸及弯矩与剪力滞力矩之间相对大小;对于在竖向荷载作用下有正、负弯矩分布箱梁,在反弯点附近梁段内判别式参数有"跳跃"现象;在弯矩分布呈折角处,剪力滞力矩分布比较平滑。     

斜交支承连续箱梁剪力滞效应的梁段有限元分析

选取二次抛物线作为剪力滞翘曲位移函数,用能量变分法导出双室箱梁剪力滞控制微分方程。通过分别建立单元两端支点处和梁轴处位移之间的变换关系,考虑弯曲、约束扭转及剪力滞变形之间的耦合关系,提出一种适用于斜交支承连续箱梁剪力滞效应分析的梁段单元。对一斜交支承3跨连续双室箱梁模型的计算值与ANSYS壳单元计算值和实测值均吻合良好,证明该单元是可靠的。详细分析斜交支承角度变化对斜交支承3跨连续箱梁剪力滞效应及内力分布的影响,结果表明:与常规支承箱梁相比,斜交支承箱梁的剪力滞效应更为显著;控制截面的弯矩和剪滞力矩均随着斜交支承角度增大而减小,但双力矩却随斜交支承角度增大而增大;荷载横向作用位置对双力矩的分布有显著影响;剪力滞和约束扭转引起的翘曲应力在总应力中占较大比例,设计中必须认真对待。