变截面薄壁箱梁剪力滞剪切变形效应分析

与文献[1]-[5]求解薄壁箱梁剪力滞问题不同，以REISSNER E^[6]提出的能量变分为出发点，在综合考虑剪力滞剪切变形效应的基础上，利用最小势能原理建立了薄壁箱梁的控制微分方程，在获得方程解析解后，导出了可广泛应用于变截面梁，连续梁剪力滞剪切变形效应分析的有限元列式，算例表明，该计算方法简捷，计算结果精度高，便于实际应用，具有很高的工程使用价值。     

水下桥墩结构的振动分析

为研究水流对桥墩结构振动特性的影响,分别建立了水与实体桥墩和空心桥墩的流固耦合模型,计算了各自的振动频率,并与理论公式的计算结果比较,两者基本吻合.分析后得出结论:考虑内部水流作用时,空心桥墩的自振频率随壁厚的减小呈现先缓慢增大,后迅速减小的趋势;水流对高墩和薄壁墩自振频率的影响更大.     

考虑空间效应的钢-混凝土组合梁单元研究

为了计算钢-混凝土组合梁空间受力时的剪力滞效应和扭转翘曲变形,以最小势能原理为基础,根据Vlasov薄壁梁理论并考虑组合梁混凝土翼板宽厚的特点,提出了一种用于组合梁空间分析的梁段单元,并推导了单元刚度矩阵、等效节点荷载列阵,该单元具有2个节点共16个自由度,能考虑拉压、弯曲、扭转、翘曲和剪力滞效应.计算结果表明:相对于普通的有限元分析方法,运用该单元进行结构分析具有计算精度高、计算量小的优点.     

连续刚构桥主梁基于势能变分原理的剪力滞效应研究

为研究连续刚构桥的剪力滞效应,以单箱双室变截面连续刚构桥为对象,将其主梁简化为弹性支座上的连续梁,根据箱梁变形特征假设剪力滞翘曲函数,得到结构的变形势能,然后由样条函数离散基本位移函数,利用最小势能原理得到结构考虑剪力滞效应和桥墩变形影响的刚度方程,并根据LR分解法求解广义位移,由此确定主梁翼缘的空间应力与相应剪力滞系...     

薄壁曲线箱梁自由振动的有限段法

该文以薄壁曲杆理论和有限元法为基础,提出了薄壁曲线箱梁自由振动特性分析的有限段法。取曲线箱梁微分方程的齐次解为位移模式,通过Hamilton原理,推导出梁段单元的自由振动方程,得到了单元刚度矩阵和单元质量矩阵。通过矩阵组合,将曲线箱梁自振频率问题转化为广义特征值问题进行求解。文中给出了算例,并与理论解作了比较,证明该方法的正确性。在此基础上,讨论了曲率半径对于几种常用边界条件(简支、悬臂、连续)曲线箱梁自振频率的影响,得到了一些规律性的结论。     

曲线箱梁剪力滞效应的弹性分析

为准确分析曲线箱梁的受力特点,采用变分法对曲线箱梁的剪力滞效应进行弹性分析,同时考虑弯、扭、剪力滞耦合作用、曲率半径沿梁宽的变化和荷载横向分布等因素的影响,建立了曲线箱梁的总势能的表达式,推导出曲线箱梁的弹性控制微分方程和边界条件,并采用工程中常用的伽辽金法对微分方程进行近似求解。计算结果与有限条法计算结果和已有的试验值进行了对比验证,结果吻合良好,证明该分析方法能较为全面地反映薄壁曲线箱梁真实的力学性能。当曲率半径趋于无穷大时,可得到直线箱梁剪力滞效应的分析结果,因此,也是对直线梁桥剪力滞理论分析作了进一步补充,分析方法具有一定的通用性。     

多因素分析薄壁曲线箱梁剪滞效应的力学模型

利用最小势能原理建立了考虑多因素的分析薄壁曲线箱梁剪滞效应的控制微分方程及其边界条件,为考虑多因素薄壁箱梁剪滞效应建立了理论分析基础。     

薄壁宽箱梁连续刚构桥车道荷载作用下剪力滞效应研究

近年来,因薄壁宽箱梁具有跨度大、质量轻、抗弯抗扭刚度大等优点在现代桥梁建设中被广泛应用,但薄壁宽箱梁却存在显著的剪力滞效应问题。因存在剪力滞效应的缺点,使宽箱梁在桥梁的设计和应用中受阻,为了得到不同车道荷载作用下剪力滞效应对薄壁宽箱梁桥的应力影响情况,文中以南圳大桥薄壁宽箱梁桥为计算实例,通过Midas/Civil 2015空间有限元软件对南圳大桥主桥进行结构分析,对薄壁宽箱梁在不同车道荷载作用下产生的剪力滞效应进行分析总结[6]。如在薄壁宽箱梁桥梁设计中忽略剪力滞效应的影响,将会漏掉箱梁腹板与翼缘板处剪力滞增加的正应力,因而导致腹板和翼缘板交接处的正应力过分集中而易造成桥梁局部破坏、失稳等问题;对实际工程中存在的的问题给出了建议,研究的结论将为今后薄壁宽箱梁的设计提供一定的参考。     

施工过程对箱梁剪力滞效应影响分析

针对目前箱梁剪力滞理论和分析方法所涉及的对象仅限于支承形式简单、结构体系确定的箱梁结构,基于考虑剪力滞自由度的有限元方法,提出可以同时考虑施工动态过程、结构体系转换和混凝土收缩徐变的混凝土箱梁剪力滞效应有限元分析方法.该方法将结构及施工过程划分为与实际对应的若干时间间隔,用动态的结构有限元仿真程序自动完成桥梁施工动态过程仿真分析.以某两端固定箱梁和某两跨连续箱梁为例进行考虑施工过程和混凝土收缩徐变的箱梁剪力滞效应分析.结果表明:该方法简单、可靠;施工方法和徐变对混凝土箱梁剪力滞效应的影响明显,施工方法不同,超静定箱梁在各施工阶段的剪力滞系数明显不同,箱梁同一截面在不同施工阶段的剪力滞系数也明显不同.     

预应力对大跨弯刚构薄壁箱梁剪力滞的影响分析

以实桥为背景采用有限元法,进行了预应力对上部结构箱梁剪力滞的影响分析,分析认为预应力的施加平抑了部分区域弯刚构桥箱梁剪力滞现象,但也在部分区域加剧了该效应,同时加剧了结构横向应力的不对称性,在进行设计时有必要对曲梁内外侧预应力进行区别配置,同时也说明采用梁系方法不能真实反映结构的实际受力情况。     

薄壁简支箱梁的弯曲振动频率研究

为更准确地分析简支箱梁弯曲振动频率,基于薄壁箱梁弯曲理论,采用一个剪切翘曲参数来综合表达翼板和腹板的剪切变形。首先运用能量原理,推导了考虑面内剪切效应时的总弯曲势能;然后基于Hamilton原理,分别导出考虑和不考虑箱梁转动动能的弯曲振动控制微分方程及相应的自然边界条件。为避免求解高次微分方程的复杂计算,通过分析简支箱梁的自然边界条件,采用伽辽金法求出满足边界条件的广义位移函数w(z,t)和g(z,t),从而方便地导出了简支箱梁弯曲振动频率的解析计算表达式。以某简支直腹板箱形截面梁作为数值算例采用以下4种方法计算该箱梁前5阶竖向弯曲振动频率:(1)运用ANSYS的beam189梁单元建立该简支箱梁考虑截面剪切效应的有限元模型;(2)采用shell 63壳单元建立该简支梁的空间有限元模型;(3)笔者所推导的分别考虑和不考虑箱梁转动动能时的两种解析公式。将以上4个计算结果进行对比分析,验证了解析公式的正确性,同时得出梁的转动动能对箱梁弯曲自振特性的影响较小,可忽略。最后分析了剪切变形对箱梁竖向弯曲振动频率的影响,结果表明翼板的剪切变形对箱梁弯曲振动频率的影响小于腹板剪切变形的影响;剪切变形对箱梁竖向弯曲振动频率的影响,随着跨高比的增加而减小,随着频率阶数的增加而增大。     

地下结构闭腔薄壁预制构件设计关键技术

采用闭腔薄壁构件是地下结构大型预制构件轻量化设计的重要手段，闭腔薄壁构件已在长春、青岛和深圳等城市的装配式地铁车站衬砌结构中率先得到应用。地下结构闭腔薄壁构件目前尚没有适用的规范和标准可参考执行，在理论研究和实际工程应用的基础上，对地下结构闭腔薄壁预制构件设计关键技术进行论述。首先，从装配式地下结构的受力特性、接头构造、接缝防水及耐久性角度，分析预制构件轻量化的设计方法，论述闭腔薄壁构件轻量化的优势； 然后，通过与带肋的T形、工形和箱型截面构件对比分析，揭示闭腔薄壁构件在剪力滞效应和剪应力分布规律方面具有类似的力学性能特征，即闭腔薄壁构件存在典型的剪力滞效应，但影响程度较低，同时分析剪力滞效应的主要影响因素，提出适用于闭腔薄壁构件的剪力滞系数，截面剪应力全部由纵向肋板承担； 最后，分析闭腔薄壁构件的主要构造特点及其对构件力学性能的影响，提出翼缘板、纵向肋板、横隔板、端头板、内部空腔率等构造指标，并从计算分析和设计方法等方面提出闭腔薄壁构件结构设计要点。     

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.     

剪力滞效应对钢-混凝土结合箱梁变形的影响

在组合结构已有的理论研究和实验基础上,通过引入钢-混凝土结合箱梁翼缘板剪力滞翘曲位移函数,推导了考虑剪力滞效应作用的结合箱梁曲率公式,探讨了剪力滞效应对梁体变形的影响,提出了结合箱梁剪力滞系数修正法,并结合实例验证该方法的精度.     

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。     

曲线箱梁考虑剪滞效应的几何非线性分析

在考虑箱梁翼缘正应力的剪滞效应和结构竖向挠度的几何非线性影响前提下,依据势能变分原理,推导了薄壁曲线箱梁的非线性控制微分方程,并采用样条配点法和Newton-Raphon迭代法进行求解.算例计算表明,本文结果与有限条的解吻合较好,但本文的方法更经济、简单、实用,可推广于变截面、变曲率薄壁曲线箱梁的计算.     

悬索桥板桁结合型加劲梁剪力滞计算的简化方法

针对采用板壳有限元方法计算悬索桥板桁结合型加劲梁桥面系剪力滞的建模工作量巨大、效率低下的情况,根据该类结构剪力滞的特性,研究其简化计算方法。该方法采用换算梁法将板桁结合桥面系桁梁换算为连续薄壁梁;建立能够考虑剪切变形影响的单主梁悬索桥有限元模型;以变分法为基础,将考虑了结构几何非线性影响的加载影响区间作为等效简支梁的跨度,将作用于该区间的活载、吊索力和支座反力作为荷载;根据叠加原理进行组合荷载作用下的剪力滞求解。以拟修建的某铁路悬索桥为例,采用ANSYS建立全桥板壳有限元模型与简化方法进行对比分析,结果表明简化方法具有较高的计算精度。     

桥墩形式对连续刚构桥动力特性的影响

以西禹高速公路杏沟连续刚构桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序,并考虑边跨支座处的弹性约束作用,建立了该连续刚构桥动力计算的整体空间有限元计算模型,探讨了连续刚构桥采用钢筋混凝土四柱式桥墩、双薄壁空心墩、单薄壁空心墩及独柱实心墩时的动力性能。计算结果表明:4类桥梁自振频率依次增大,四柱式桥墩和双薄壁空心墩的桥梁振动以桥墩弯曲为主,单薄壁空心墩和独柱实心墩的桥梁振动以桥面弯曲为主;在不同地震波作用下,由于地震波的卓越周期以及结构自振特性等不尽相同,4类结构的动力反应也不尽相同。     

薄壁箱梁剪力滞效应分析综述

基于薄壁箱梁的受力和施工特点,从剪力滞现象产生的原因出发,分析了不同宽跨比及不同荷载形式对箱梁剪力滞效应的影响。介绍了剪力滞效应的分析方法,运用变分法和有限元法分别对变截面箱梁的剪力滞效应进行了分析。     

桩-土-结构共同作用下声屏障结构自振特性

在考虑桩-土-结构共同作用的基础上,对插板式声屏障结构的自振特性进行了分析,重点研究了桩-土-结构相互作用因素以及声屏障结构设计参数对自振特性的影响。结果认为:考虑桩-土-结构共同作用时的结构自振频率小于刚性假定下结构体系的自振频率;声屏障结构的高度对结构自振频率影响较明显;随延伸长度增加结构自振频率变化较小。