钱塘江二桥变截面箱形连续梁剪滞效应的有限元分析

推导了考虑剪滞效应梁单元的刚度矩阵，计算了钱塘江二桥公路桥模型的剪滞效应。计算结果与有限差分法结果相近，与大桥局桥研所的模型试验值比较吻合。最后分析了该桥的剪力滞效应，为实际设计提供了一些参考。     

短悬臂预应力箱梁施工剪滞特性数值研究

箱型梁剪力滞效应的存在可影响到结构设计的安全性,而目前桥梁结构设计规范中对剪力滞效应尚未作出规定。为研究预应力箱梁在施工时的短悬臂剪滞效应,以广州某预应力PC箱梁桥为数值计算模型,基于有限元软件ANSYS及MIDAS对预应力PC箱梁短悬臂剪力滞效应进行仿真计算与分析,研究表明短悬臂预应力箱梁剪力滞效应随悬臂梁越短而越明显。     

弯剪破坏钢筋混凝土矩形墩滞回模型

为建立针对弯剪破坏钢筋混凝土矩形墩的滞回模型,基于既有试验结果,提出了桥墩破坏模式判别准则。基于Ibarra-Medina-Krawinkler模型,将弯剪破坏矩形墩骨架曲线简化成4段,推导出相应的解析计算公式。在滞回规则中引入捏拢效应参数和滞回性能退化参数,用于描述弯剪破坏桥墩的捏拢效应和滞回性能退化。利用低周反复加载试验,验证骨架曲线计算方法的正确性,给出了捏拢效应参数和滞回性能退化参数关于剪跨比的取值方法。利用振动台试验,对建议的滞回模型进行了验证。研究结果表明:利用剪跨比和体积配箍率构成的判别准则能够有效判别出钢筋混凝土矩形墩的破坏模式,按照现行规范规定执行,能够保证矩形墩不发生剪切破坏,但仍存在发生弯剪破坏的可能性;所提计算方法提供的骨架曲线与试验结果吻合较好;建议当剪跨比小于2时,捏拢效应参数取0.5,滞回性能退化参数取600;当剪跨比大于3时,捏拢效应参数取0.8,滞回性能退化参数取1 000;当剪跨比介于2和3之间时,捏拢效应参数和滞回性能退化参数进行线性插值。经验证利用建议的滞回模型计算动力响应时,计算结果与振动台试验结果整体上吻合较好。     

变截面多跨箱梁桥剪滞效应分析

应用作者建立的有限段模型，对变截面多跨箱梁桥进行剪滞效应分析，探讨了变截面箱梁桥剪滞效应随梁的梁高比ｈ／Ｈ和宽跨比ｂ／Ｌ以及荷载形式等因素变化的影响，并编制了实用图表，可供工程设计参考。本文的计算结果与模型试验结果以及其它方法分析值作了比较，吻合良好，为变截面连续梁桥或刚构桥的剪滞计算提供了重要资料。     

槽型宽翼梁剪滞效应分析的有限段法

针对槽型宽翼梁剪滞效应分析已有方法通常忽略横向剪切变形的影响、计算工作量大、不便于工程应用的局限性,提出一种能准确分析变截面槽型宽翼梁剪滞、剪切双重效应的有限段法。基于最小势能原理,建立了槽型宽翼梁考虑剪滞效应和剪切变形双重影响的平衡控制微分方程及自然边界条件。在由方程得出均布荷载作用下的内力和位移初参数解的基础上,导出了槽型宽翼梁的有限段单元刚度矩阵和等效节点荷载列阵。应用有限段法,结合有机玻璃模型梁试验,分析了槽型宽翼梁竖向位移和应力的横向分布规律。数值算例表明,有限段法计算结果与有机玻璃模型试验实测结果以及ANSYS解符合良好;槽型宽翼梁的剪力滞效应明显;在槽型宽翼梁桥的设计与施工控制中,必须充分考虑剪力滞效应和剪切变形对结构应力和位移的影响。     

箱梁剪滞效应的解法研究

用正弦函数代替挠度、余弦函数代替位移差值函数,考虑剪滞翘曲应力的轴向自平衡,应用变分法的最小势能原理,推导出具有一般箱型截面梁的剪滞效应三角级数计算式,将求解复杂的剪滞效应简化为求解一个二元一次方程式。以一简支箱梁为例,通过ANSYS数值模拟与所提计算式计算结果对比可知,所提计算式具有很高的精度,且算法简单快捷。     

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。     

连续弯箱梁剪滞效应分析和实用计算法研究

采用空间薄板有限元法，分析了连续弯箱梁桥的剪滞效应规律及主要结构参数对剪滞效应的影响；     

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。     

薄壁曲线箱梁桥剪滞效应分析的一维有限单元法

在分析曲线箱梁桥剪滞效应时,使用多参数翘曲位移函数,并考虑了轴力平衡条件;在流动的圆柱极坐标系下,建立了包含剪滞效应的每节点有１０个自由度的薄壁曲线箱梁一维有限元列式。分析结果与文献（１,２）中的结果比较表明：该方法是简捷而有效的。     

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箱梁剪力滞研究

为客观准确地对单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应进行评价,结合单箱多室混凝土箱梁的计算特点,定义了波形钢腹板箱梁的剪滞翘曲位移函数,通过能量变分法建立了单箱双室和单箱三室波形钢腹板箱梁考虑剪力滞效应的基本微分方程。分别采用有限元方法和解析方法分析计算了范例的剪力滞效应,研究了跨中集中荷载和满跨均布载荷作用下截面的剪力滞分布规律,探讨了跨宽比对剪力滞效应的影响。研究表明,该解析解与有限元数值解吻合较好,但在箱梁顶底板与波形钢腹板接合处、外伸悬臂板边缘处有一些差异,需要进行修正。研究给出了相关的剪力滞系数,可以为波形钢腹板箱梁设计时的剪力滞系数取值提供参考。     

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。     

鱼腹式箱梁剪滞效应动力影响因素分析

以北京市某高架桥为工程背景,通过使用有限元分析软件对鱼腹式箱梁剪滞效应的动力影响因素进行了分析,分析时主要从移动车辆属性角度出发,分别把行车速度、车辆质量(重力值影响和质量影响分别考虑)及车辆行驶方向作为控制因子对鱼腹式箱梁动剪滞效应的影响进行分析。研究结果表明:车辆速度、车辆质量等动力影响因素对鱼腹式箱梁内部直腹板区域应力及剪滞系数分布影较为明显。     

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.     

预应力作用下箱梁桥的剪力滞效应研究

为了计算箱梁在预应力作用下的剪力滞效应,基于能量变分原理,结合预应力等效荷载法,建立了箱梁在直线、折线和曲线预应力布束方式下的剪力滞效应解析解.针对算例简支箱梁,研究了3种布束方式综合作用下箱梁的剪力滞效应,并和有限元板壳数值解进行了对比分析.以连续箱梁为例,研究了任意布束下梁体剪力滞效应的分布规律.结果表明:所提出的理论解析方法可以有效计算简支梁在预应力作用下的剪力滞效应;连续箱梁在预应力筋偏心锚固的梁端、折线布束的折角处和中支点等部位均会产生较大的剪力滞效应,由剪力滞效应产生的附加弯矩进一步增大了梁体的偏心距.     

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。     

横隔板及角隅承托对薄壁箱形梁剪力滞影响的研究

利用有限元软件ANSYS,对比了箱形梁剪力滞效应的各种理论计算值与模型实验值,验证了ANSYS计算方法的正确性.运用ANSYS进行计算,对直线箱形梁桥的剪力滞进行分析.探讨了不同宽跨比、加入不同根数横隔板及有无角隅承托对计算直线箱形梁剪力滞效应的影响,并对工程设计提出一些参考性建议.     

波形钢腹板箱梁余弦剪滞函数引起的附加轴力分析

为了分析波形钢腹板箱梁在剪力滞效应计算时由于未考虑中性轴的偏移而引起的附加轴力的影响,利用受弯梁的截面不受轴力的静力平衡条件,推导出波形钢腹板箱梁在余弦剪滞翘曲位移函数下的附加轴力计算公式。引入附加轴力影响系数来衡量附加轴力的相对大小,分别针对简支梁、悬臂梁和连续梁在集中荷载和均布荷载作用下的附加轴力影响系数进行数值分析。结果表明:在两种荷载工况下,附加轴力影响系数相对较小,基本都在2%之内,对剪力滞效应的影响可忽略不计。