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。     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

单索面斜拉桥张拉索力对主梁剪力滞分布规律影响的研究

以沈阳市某双折线形独柱式塔单索面预应力混凝土斜拉桥为背景,采用有限元法建立空间有限元模型,分析该桥主梁成桥阶段在张拉1对索力时箱梁的剪力滞分布规律.分析结果表明:距离索力作用点越近,箱梁顶缘的剪力滞效应越明显,箱梁截面的剪力滞系数越大;上顶板在横桥向靠近拉索锚固作用点处的应力很大,随着作用点的距离增大而不断减少,且逐渐趋于均匀.     

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。     

整体式桥台的曲线箱梁剪滞效应研究

针对整体式桥台的曲线箱梁固有的力学特性,建立有限元模型,对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曲线箱梁进行比较。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,同时做了参数分析,提出了供工程设计参考的实用剪滞系数计算图表。分析结果表明:该类箱梁剪滞分布与普通简支曲线箱梁的不同,主要在于剪滞系数内侧大而外侧小,以及在桥台附近截面出现了负剪滞现象;整体式桥台的等代桩长、桥台纵向抗弯刚度、宽跨比及箱梁肋板间距等,是影响该类桥梁剪滞系数的主要因素。     

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。     

基于比拟杆法的多室箱梁竖弯段剪力滞效应计算及分析

为了分析梁轴线为竖向曲线的多室箱梁在桥墩处的剪力滞效应,基于比拟杆理论,通过用支座反力等效代替桥墩约束,求得了顶板沿桥轴线的轴力、剪力方程,算出了各加劲肋、腹板处加劲杆的换算面积,然后根据剪切变形协调方程,建立了考虑加劲肋影响的剪力滞微分方程组。将所建方程组的计算结果与采用ANSYS APDL软件建立的板壳有限元模型计算结果进行对比后发现：采用所建方程可避免求解2阶微分方程组的困难,易于使用,且能反映局部竖弯梁段的剪力滞效应变化情况,但计算精度随着叠加并积分的剪力流增加而降低;对于靠近计算起始端截面的加劲杆而言,比拟杆法计算应力与模型计算应力差值在10%左右;竖弯梁顶板最大应力处的剪力滞系数为1.4,大于直梁在该处的剪力滞系数1.2,直梁在该处的轴向应力与竖弯梁相比减小了5.9 MPa,可以认为存在竖弯的箱型梁对剪力滞的影响是不利的。     

广西柳州凤凰岭大桥抗震设计

以广西柳州凤凰岭大桥建设工程为例,采用两水平的抗震设计方法,对含有桥上建筑的大跨度连续梁桥在E1、E2地震作用下采用反应谱和非线性时程方法,进行地震反应分析与验算,最终给出结构的抗震性能安全性评价,对该类桥梁的抗震设计提供了有益的参考。     

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。     

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。     

波纹钢腹板混凝土箱梁的扭转振动分析

在分析箱梁扭转振动的基础上,根据波纹钢腹板混凝土箱梁的特点,推导了波纹钢腹板混凝土箱梁扭转振动的理论计算方法,并考虑了横隔板对扭转振动的影响。制作了波纹钢腹板混凝土箱梁模型,对其进行了动力试验和详细的空间有限元分析,并采用所推导的理论计算方法进行了计算。对理论分析结果、有限元数值计算结果以及动力试验结果的对比表明:推导的理论计算方法具有较高的精度;在波纹钢腹板混凝土箱梁跨内合理设置横隔板能够有效提高箱梁的抗扭刚度,改善其动力性能。     

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.     

波形钢腹板组合箱梁弹性阶段弯曲理论及模型试验研究

基于波形钢腹板组合箱梁独特的受力特点,建立了系统的弹性阶段受弯分析理论：从弯曲正应变分布的拟平截面假定出发,采用材料力学方法,推导了正应力、剪应力及波形钢腹板承担的剪力占整个截面所受剪力比例的计算公式;运用能量原理推导了挠度的计算公式。分析表明：在完全忽略波形钢腹板弯曲刚度的情况下,其剪应力沿梁高是不变的;波形钢腹板承担的剪力比例一般在80％以上;在设计常用的高跨比下,波形腹板剪切变形引起的挠度不可忽略。在此基础上,进行了1根模型梁的试验研究,理论分析值与试验结果、空间有限元计算值吻合良好,说明本文理论公式可以在设计中应用。     

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。