V型刚构组合拱桥剪力滞分析

采用通用有限元ANSYS软件,分析衢江大桥主桥V型刚构组合拱桥的剪力滞效应,计算了控制截面的剪力滞系数,得出剪力滞系数沿桥梁纵向的分布。指出边跨主梁工作应力较大,特别是边跨主梁与V型腿相交处是强度控制截面,而且边跨主梁剪力滞后现象严重,剪力滞系数高达2 0,设计时必须予以特别的注意。本文计算结果可为同类大桥设计提供参考。     

大悬臂弧形腹板钢箱梁剪力滞效应和偏载效应分析

大悬臂弧形腹板钢箱梁的空间受力特征非常明显,在采用常规的单梁杆系模型进行箱梁纵向受力分析前,需要正确把握结构的受力特性。以萧山东人城口环境综合整治工程中主线高架的某三跨连续钢箱梁为例,利用ANSYS建立全桥的三维板壳模型,分析了钢箱梁在典型荷载作用下的剪力滞效应和偏载效应,得到了箱梁剪力滞系数沿纵、横桥向的分布规律和关键截面的活载偏载系数,为常规单梁模型的计算方法提供了可靠的简化参数。     

异形钢筋混凝土梁桥剪力滞效应分析

利用有限单元法对异形钢筋混凝土梁桥的剪力滞效应进行分析,得到了关键截面的剪力滞系数和有效分布宽度,并与现行规范和文献[1]的有效宽度进行对比。结果表明:异形梁桥的剪力滞效应明显,部分梁段跨中截面出现负剪力滞效应;当T型截面梁宽跨比小于0.25时,现行规范、文献[1]和有限单元法计算的有效宽度相近,当宽跨比大于0.4时,规范有效宽度偏于保守,文献[1]和有限单元计算的有效宽度相近。     

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。     

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。     

简支箱梁中剪力滞产生的应力集中现象

剪力滞的研究已有多年。然而,现有的研究成果给出太多的应力集中系数,实用性并不强。利用壳单元的三维有限元理论,研究了简支箱梁中剪力滞产生的翼缘板应力集中的问题,具体地说,进行了箱梁几何形状相关的大量参数研究。整个箱梁以壳单元建模,仔细考虑了加载方式的影响及剪力滞与有限单元网格划分间的关系。研究表明,翼缘板和腹板上的应力分布与初等梁理论中描述的有很大差异。通过得到的数值结果,提出计算剪力滞应力集中系数的经验公式。     

不同支承方式下三跨波形钢腹板连续梁弯桥剪力滞效应分析

为研究不同的支承方式对三跨波形钢腹板连续梁弯桥剪力滞效应的影响,采用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了三跨波形钢腹板连续梁弯桥的三维有限元模型,考虑了2种典型荷载工况——跨中集中荷载和全桥分布荷载下,典型截面的应力分布情况,计算出截面的剪力滞系数,并对4种不同支承方式下的剪力滞效应进行了分析。研究结果表明,三跨波形钢腹板连续梁弯桥边跨跨中截面应力最小为固定支承,中间支座截面应力最小为中间偏心铰支承,中跨跨中截面应力最小为固定支承。内侧的剪力滞系数要大于外侧,集中荷载下的剪力滞系数要大于均布荷载下的剪力滞系数,各支承方式下的剪力滞系数差异不大,集中荷载作用下剪力滞系数最小的为中间偏心铰支承,分布荷载作用下剪力滞系数最小的为中间固定墩支承。     

连续箱梁桥施工阶段负剪力滞效应研究

在初等梁理论的基础上,利用变分原理和有限差分法推导出在悬臂状态下梁的应力,得到理论剪力滞系数;结合某桥悬臂施工,实测了顶、底板应力值并计算了剪力滞系数,并对二者进行了比较分析。研究发现,随着施工的进行,悬臂根部截面底板、1/8跨截面顶板、1/4跨截面底板实测剪力滞系数与理论计算剪力滞系数变化趋势基本相同;悬臂根部截面顶、底板的剪力滞呈现交替变化的特征,1/8跨截面顶板始终处于正剪力滞状态、底板由正剪力滞状态变为负剪力滞状态,1/4跨截面顶、底板均处于负剪力滞状态,且负剪力滞效应明显。     

大宽跨比连续钢箱梁桥的剪力滞效应研究

在钢箱梁的悬臂板外侧加设具有流线型的弧形钢板,使悬臂板部位构成封闭的空间,可提高抗锈蚀性,同时也满足城市桥梁美观的需求.以一座具有弧形腹板的连续钢箱梁城市高架桥为背景,建立全桥空间板壳有限元分析模型,研究具有大宽跨比特点的连续钢箱梁在不同设计荷载组合工况下,以及考虑桥面铺装钢纤维混凝土参与工作后,箱梁顶板的剪力滞效应.得出剪力滞系数沿横向、纵向的分布规律,以及考虑钢纤维混凝土桥面铺装后剪力滞系数的分布规律.     

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.     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究北大核心

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。     

基于有限混合单元法的受弯构件剪力滞效应研究

为研究对称荷载下受弯构件的剪力滞效应,以某(40+90+70+300+20)m独塔自锚式悬索桥为研究对象,采用ANSYS 11.0建立全桥空间有限元模型(主跨300m钢箱梁用板壳单元模拟,其余部分用杆系单元模拟),采用TDV/RM 9.1建立全桥空间有限元杆系模型,运用有限混合单元法进行剪力滞系数和有效分布宽度计算,并与欧洲、日本规范有效分布宽度的计算值进行比较。结果表明:支点截面的正应力沿着梁宽方向变化较为剧烈,其它截面的正应力变化较为平缓,越接近支点的截面剪力滞效应越明显;受弯构件支点截面与跨中截面的有效分布宽度可通过采用该方法的计算值内插求得;欧洲、日本规范受弯构件的有效分布宽度计算值较有限元计算值偏大,且未能考虑复杂受力情况下的精确计算。     

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。     

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。     

逐跨施工混凝土连续箱梁考虑徐变的剪力滞效应研究

为了解徐变对逐跨施工连续箱梁桥剪力滞效应的影响,基于能量变分法及混凝土徐变理论,建立2跨逐跨施工连续梁考虑剪力滞效应的混凝土徐变次内力计算公式,并以跨径为30m+30m的逐跨施工现浇箱梁桥为例进行计算。结果表明:对于存在施工过程体系转化的逐跨施工连续梁桥,徐变次内力增加了梁体在负弯矩区的弯矩、减小了梁体正弯矩区段的弯矩;考虑徐变效应后,截面的剪力滞效应有所减弱。算例结构中,支座负弯矩区最大剪力滞系数减小20.26%,跨中正弯矩区的剪力滞系数增加了2.1%。     

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。     

河口大桥施工过程剪力滞效应研究

兰州河口大桥为主跨360m的双塔双索面组合梁斜拉桥,主梁采用П形工字钢-混凝土组合梁,采用悬臂拼装法施工。为研究后续施工(施工步骤增加)对当前截面以及当前截面施工工况变化对已完成梁段剪力滞效应影响的规律,基于能量变分法及矩阵分析法,建立П形钢-混凝土组合梁斜拉桥截面任意位置剪力滞效应分析的有限梁段公式及剪力滞系数计算公式,并通过施工现场实桥试验对该桥施工过程中的剪力滞效应进行分析。结果表明:随着施工步骤的增加,截面应力分布更加均匀,剪力滞系数趋于平稳;施工步骤变化对腹板和翼板交界处剪力滞系数的影响较翼板中点处剪力滞系数大,腹板和翼板交界附近的剪力滞现象更加严重;施工工况变化对剪力滞的影响明显,同一截面不同工况剪力滞系数明显不同,甚至剪力滞特征(正、负剪力滞效应)也可能不同。     

黑瞎子岛乌苏大桥主桥结构设计与关键技术

针对桥址处交通运输不便、气候寒冷、有效工期短的特点,黑瞎子岛乌苏大桥主桥设计为140m+140m独塔单索面大挑臂钢箱结合梁斜拉桥。主梁由钢箱梁、钢挑臂、混凝土桥面板组成,全宽26.5m,单侧挑臂长10.75m;桥塔采用独柱式混凝土结构,高117m;斜拉索采用163根直径7mm低松弛镀锌高强度平行钢丝索,按竖琴形布置。设计过程中对大桥的关键技术如主梁扭转、剪力滞效应、桥面板受力等进行了研究分析,结果表明:扭转产生的剪应力为33MPa满足规范要求,扭转角为0.007rad,不影响大桥的使用功能;主梁的剪力滞系数大部分都在2.0以下,局部达到4.0;桥面板强度和裂缝宽度均满足规范要求。     

基于实体单元的大悬臂宽箱梁空间效应分析

随着城市交通的发展,预应力砼箱梁宽跨比越来越大,常规平面杆系单元的计算结果难以体现大悬臂宽箱梁的空间效应。文中依托四跨连续梁实体工程,采用MIDAS FEA建立三维实体模型,从恒载、对称活载和偏载工况分析大悬臂宽箱梁的空间效应,重点对箱梁剪力滞及偏载系数进行分析。结果表明,箱梁顶板剪力滞系数最大为2.3,箱梁应力偏载系数为1.3～2.7。     

等截面混凝土简支箱形梁剪力滞效应分析

采用变分法和有限元法分析在自重作用下简支箱形梁的剪力滞效应,同时采用三维实体单元分析,得到剪力滞效应在上下翼板厚度方向的分布规律。通过理论解与数值解的对比可知,采用有限元软件和变分法分析箱形梁剪力滞效应都是可行的。分析得到的规律既可作为箱形梁剪力滞理论分析的验证,也可作为相似箱形梁设计的参考。