考虑悬臂板贡献的箱梁约束扭转效应研究

箱梁在约束扭转时悬臂板会承受一定的剪应力,但在计算过程中却没有充分考虑悬臂板对约束扭转的贡献。本文基于梁理论的扭转分析对箱梁约束扭转的计算公式进行了修正,并充分考虑了悬臂板对约束扭转的贡献。对比分析了按修正前后2种方式计算的翘曲应力之间的差别,研究了结构参数对箱梁约束扭转的影响。结果表明:考虑悬臂板的翘曲应力比未考虑时大,尤其是在集中荷载作用下,考虑悬臂板后的翘曲正应力增加了27%,翘曲剪应力增加了63.7%;在集中扭矩作用处,箱梁的约束扭转力矩和翘曲双力矩很大,而且衰减很快,导致集中扭矩作用处的箱梁截面产生很大的翘曲应力;高跨比、高宽比、宽厚比等设计参数对箱梁的约束扭转有一定的影响,总体规律是约束扭效应随着高跨比的增大而增大,随高宽比的增大而减小,随宽厚比的减小而减小。     

泊松比在薄壁箱梁约束扭转和横向内力分析中的影响

为准确分析薄壁箱梁的约束扭转效应和横向内力,结合弹性力学中平面问题的几何和物理条件,提出基于乌曼斯基第二理论分析约束扭转时应考虑泊松比对弹性模量的修正,基于框架分析法分析畸变横向内力时应考虑泊松比对各板件横向弯曲刚度的修正.结合箱梁数值算例,不考虑泊松比或按工程中常用的材料选取不同的泊松比,详细分析了泊松比对约束扭转效应和横向弯矩的影响.研究结果表明:考虑泊松比时,扭转翘曲正应力和横向弯矩与有限元结果吻合良好;与不考虑泊松比时的计算结果进行比较,当泊松比为0.37时,扭转翘曲正应力可提高28.41％,反对称荷载下的横向弯矩可减少24.97％.因此,约束扭转分析时应考虑泊松比对弹性模量的修正,横向内力分析时应考虑泊松比对横向弯曲刚度的修正.     

弯-剪-扭复合作用下考虑扭转翘曲的U形薄壁混凝土梁设计方法

基于弯-剪-扭复合作用下U形薄壁混凝土梁的试验和数值模拟参数分析研究成果,提出U形梁约束扭转内力翘曲弯矩Mω和翘曲扭矩Tω的等效方法,进而提出弯-剪-扭复合作用下考虑扭转翘曲的U形薄壁混凝土梁设计方法.对考虑扭转翘曲、不考虑扭转翘曲2种情况下的设计内力和计算极限荷载的结果进行对比分析.结果 表明:2种情况下所得到的设计...     

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。     

一跨疏港公路斜交简支钢混结合梁设计

斜交的简支钢混凝土结合梁为超静定结构 ,由于其薄壁结构的特点 ,在外荷载作用下 ,结构将发生弯曲、扭转和翘曲。设计时按钢混凝土结合梁不同受力阶段其截面翘曲衰减因子 χ值的不同 ,先判断各阶段的扭转特性 ,再进行各截面内力和应力的计算     

带悬臂板薄壁箱梁极惯性矩的合理计算方法

分析带悬臂板箱梁横截面上各项剪应力及其合成的扭矩,导出极惯性矩和翘曲系数的表达式并论证计算极惯性矩时考虑悬臂板的必要性。在约束扭转控制微分方程基础上,给出简支箱梁跨中作用集中扭矩荷载时各广义位移和内力的初参数解。结合数值算例,分别按考虑和不考虑悬臂板情况计算极惯性矩,将求得的全截面翘曲正应力与通用有限元软件ANSYS壳单元计算结果进行比较,分析不同极惯性矩计算结果对广义位移和内力的影响。结果表明:计算极惯性矩考虑悬臂板时求得的翘曲正应力比不考虑时更接近ANSYS壳单元的计算结果,证实考虑悬臂板更合理;计算极惯性矩时是否考虑悬臂板,对箱梁扭转角和广义翘曲位移的影响较小,但对双力矩和二次扭矩有明显影响,不考虑悬臂板时跨中截面的双力矩和二次扭矩分别减小22%和39%。     

单箱双室波形钢腹板连续刚构桥横隔板间距研究

为有效控制单箱双室波形钢腹板连续刚构桥的畸变和翘曲效应,通过建立空间有限元模型,研究横隔板间距和数量对偏心荷载作用下箱梁翘曲和畸变纵向正应力的影响规律,并对比分析单箱双室和单箱单室箱形结构在不同横隔板间距下畸变和翘曲纵向正应力的变化规律。计算结果表明:布置横隔板可以有效减少翘曲和畸变纵向正应力;与单箱双室截面相比,单箱单室截面翘曲正应力更大,设计时应减小横隔板间距。计算了不同高跨比和高宽比连续刚构桥的合理横隔板间距,并拟合出其经验公式。将该公式得到的横隔板间距与实际桥梁和现有经验公式得到的横隔板间距进行比较,验证了其精确性。     

大悬臂钢脊骨梁扭转效应分析与试验研究

以长沙市洪山大桥塔梁墩固结节段模型试验为基础 ,应用有限元方法分析扭转对大悬臂钢脊骨梁应力的附加影响 ,并进一步研究了在横隔板间距、刚度变化的情况下 ,脊骨梁翘曲正应力及剪应力的变化规律 ,供设计时参考     

直线矩形箱梁静力分析的双翘曲位移函数法

为了准确反映矩形箱梁翼板的剪滞变化幅度,分别对下翼板和上翼板悬臂部分各设置1个剪滞纵向位移差函数,以最小势能原理为基础,考虑剪力滞后和剪切变形效应的影响,推导出箱形截面梁的控制微分方程和自然边界条件,据此获得相应的广义位移闭合解。运用传统分析方法、板壳有限元法和给出的双翘曲位移函数法,分析跨宽比、荷载类型等因素对矩形箱梁翼板剪滞效应的影响。结果表明:设置矩形箱梁双翘曲剪滞纵向位移差函数可以更好地反映矩形箱梁翼板纵向位移和正应力的变化;与传统分析方法相比,双翘曲位移函数法与有限元数值解吻合更好。     

剪切变形对箱形梁畸变效应的影响

为揭示剪切变形对箱形梁畸变效应的影响规律,在合理假设畸变翘曲位移函数和切向位移函数的基础上,应用最小势能原理建立了考虑剪切变形的箱形梁畸变控制微分方程和相应边界条件,并通过数值算例分析了剪切变形及几何参数变化对箱形梁畸变效应的影响。结果表明:考虑剪切变形时的畸变翘曲应力与ANSYS壳单元的计算结果更为接近;与忽略剪切变形时的结果相比,畸变翘曲正应力的降低幅度不超过5%,畸变翘曲剪应力的降低幅度不超过10%;剪切变形对畸变位移的影响很小;随着跨高比的增加,畸变翘曲正应力沿梁跨度的分布曲线由单峰向双峰转变,畸变翘曲剪应力发生正负号改变的截面位置向梁端移动;随着箱壁厚度的减小,畸变翘曲应力显著增大。     

顶板横向预应力钢束对箱梁横向计算结果的影响

研究目的:研究顶板横向预应力钢束对箱梁横向计算结果的影响,给箱梁结构设计提供借鉴和帮助。研究方法:以达成线唐家渡涪江双线特大桥和襄渝线三汇镇渠江三线特大桥预应力混凝土连续箱梁为例,采用M IDAS进行箱梁横向分析计算。研究结果:通过实例分析计算得出,当顶板设置横向预应力钢束时,梁体弯矩方面:顶板、腹板顶部弯矩均明显减小,底板弯矩稍有增大;梁体应力方面:顶板处于受压状态,不出现拉应力,底板拉应力稍有增大。研究结论:合理设置顶板横向预应力钢束是非常有利的。但如果顶板横向宽度不大,且顶板结构高度不受限制时,则不必设置顶板横向预应力钢束。     

转体施工的铁路曲线连续槽形梁设计关键技术研究

为了确保转体施工的曲线连续槽形梁结构设计安全可靠,需要解决以下关键技术问题:结构横向受力、日照温差应力较大、支座中心线横向位置、曲线转体结构横向偏载、曲线槽形梁结构受力计算等。通过道砟槽板横向预应力束的合理布置,克服横向连接处主拉应力;通过适当增加边主梁顶板保护层厚度和纵向预应力束的合理布置,控制了日照温差应力;研究合理的横向支撑位置,避免对结构产生横向次应力;曲线悬臂转体结构横向偏载,将球铰中心相对于上下承台设置横向预偏心,解决转动时横向自重不平衡引起梁体侧倾的问题;通过建立平面模型、单梁模型、梁格模型和实体模型,对比分析计算曲线空间结构的受力问题。结果表明:曲线连续槽形梁结构受力均满足规范要求。     

高强钢薄壁箱形截面梁稳定性研究

基于薄板的弹塑性大挠度有限元理论和弧长法,综合考虑了各种缺陷的影响,分别研究了梁的长细比、翼缘宽厚比和截面边长比对梁的稳定性的影响。最后在考虑了高强钢薄壁箱形截面梁的局部和整体的相关屈曲的基础上,提出了以翼缘宽厚比和截面边长比为参数的高强钢薄壁箱形截面梁的极限承载能力计算公式,并证实了公式的有效性。为有关高强度薄壁箱形截面梁的稳定性设计提供参考。     

铁路大跨度连续梁拱组合桥结构参数研究

为了解结构设计参数对铁路大跨度连续梁-拱组合桥受力特性的影响,进而对今后同类桥梁设计提供引导作用,以兰渝线广元嘉陵江特大桥为工程背景,研究矢跨比、拱轴线形状、拱梁刚度比这3个设计参数对桥梁结构力学特性的影响。分析结果表明:矢跨比对拱肋轴力和拱脚、主梁中跨弯矩影响显著,取值在1/4~1/5时较为合理;1.6次抛物线、2.4次抛物线及圆弧线作为拱轴线时,拱脚截面弯矩过大,2次抛物线或悬链线作为此类桥型的拱轴线较为合理;拱梁刚度比对结构轴力影响较小,对拱肋弯矩影响较大,随拱梁刚度比的增大,拱肋分担的弯矩显著提高。     

基于初等梁理论的人字形桥梁结构空间梁格分析

根据初等梁理论,采用空间梁格分析法对一例典型人字形薄壁箱梁桥进行结构简化及模拟分析。分析结果表明:当受荷载桥跨的两端为扭转约束、并在集中荷载和竖向均布荷载作用下时,空间梁格分析法所得结果与板壳模型的计算结果比较接近;当受荷载桥跨的两端为单向铰支座、并在偏心竖向荷载作用下时,由于约束扭转和畸变效应对主线和匝道的影响十分显著,空间梁格分析法所得结果与板壳模型计算结果相异较大,主要原因是初等梁理论不能反应宽翼缘薄壁箱梁约束扭转、畸变及剪力滞效应等受力特点。指出:对于宽翼缘薄壁箱梁桥结构在采用空间梁格分析法时,应同时考虑宽翼缘薄壁箱梁受力的特点对初等梁理论分析方法进行完善。     

ZQL32／64型造桥机总体结构受扭计算分析

ZQL32／64型中跨连续梁造桥机施工弯梁过程中，导梁和主梁都承受扭矩，受力状态复杂，采用ANSYS通用有限元程序来分析造桥机的受扭，对施工过程中5种最危险工况进行计算分析。该造桥机达到了连续弯梁施工要求。     

时速200 km城际铁路曲线简支梁桥横向偏心设置研究

就目前的普速铁路而言,双线简支梁桥下部结构横向偏心设置及适用曲线半径的设计与计算已比较成熟。对于城际铁路,设计曲线半径、设计活载、墩梁结构等均与普速铁路有较大区别,横向偏心如何设置以及偏心值与曲线半径如何匹配均有待研究。为了研究时速200 km城际铁路曲线简支梁桥下部结构横向偏心设置规律,以京津冀地区某城际铁路工程为背景,采用弯矩平衡方法推导出理想偏心值公式,通过对其桩长、承载力、经济性等指标的对比分析,得到适合工程实际的横向偏心设置方法。结果表明:桥墩与基础之间设置横向偏心形式与梁部与桥墩之间设置横向偏心均对桩基有优化效果,建议根据工程项目特点选择适当的方法;当线路平面采用最小曲线值(R=2000 m、2200 m)时,建议在双线简支梁桥设置0.2 m横向偏心,当曲线半径R>2000 m时,可不设置横向偏心。     

弧长比例对曲线斜拉桥力学性能影响分析

曲线斜拉桥是主梁呈曲线的斜拉桥。其兼具弯梁桥和斜拉桥的受力特点,主梁在承受弯矩、剪力作用的同时承受了较大的扭矩作用,受力复杂,具有高度空间性。以某座主跨285 m混凝土Π形主梁双塔双索面曲线斜拉桥为工程背景,基于有限元分析方法,通过改变曲线斜拉桥弧长比例(曲线斜拉桥曲线部分长度占全桥长度的比例,取值为[0,1])以探究弧长比例变化对结构受力性能的影响规律,主要研究对象包括主梁应力、内力、挠度以及支座反力等。研究结果表明:弧长比例对主梁轴力、剪力影响较小,相对于直线斜拉桥,变化不大于5%,可按直线桥进行计算;弧长比例在不同区间变化对主梁弯矩和扭矩的影响呈现不同趋势。研究成果针对弧长比例这一参数对曲线斜拉桥提供设计建议,为道路选线及桥梁设计提供参考依据。     

地下通道大跨度接口梁受力分析

地下通道接口梁在跨度很大时,处于弯、剪、扭复合受力状态。接口梁的跨度大,且荷载大,板墙的厚度也相应较大,其实际受力情况复杂。建立了更接近真实受力状态的三维模型来计算接口梁的弯矩、剪力及扭矩。由该模型计算所得的弯、剪、扭分布规律,与采用常规简化计算得到的值差异较大,计算截面位置的内力值同样大幅小于常规简化计算的内力值。     

重载铁路跨度12m钢筋混凝土简支T梁静动力适应性分析与试验研究

我国快速发展的经济对铁路运输能力的要求不断提高,既有铁路重载扩能运输改造进程不断推进,随之提高的列车轴重必然会降低既有铁路桥梁的活载储备量,从而导致T梁的整体刚度和耐久性下降。通过对不同跨径桥梁活载储备量的计算分析,进而选取跨度12 m混凝土T梁作为研究对象进行静力适应性分析,对梁体跨中截面主筋应力、梁体跨中截面上翼缘混凝土压应力及梁体跨中底板裂缝宽度进行检算;并且建立动力有限元模型,分析不同列车荷载作用对跨中横向加速度及横向振幅的影响规律,并与试验实测结果进行对比分析。研究结果表明:在270 k N和300 k N轴重重载列车作用下,梁体受拉钢筋最底部主筋应力均超过容许值;结构动力响应随着车辆轴重增大而增大; 12 m跨低高度简支钢筋混凝土梁横向动力适应性优于普通高度简支梁,两者均满足开行大轴重重载货车要求。