某立交桥岔口异形结构空间力学特性分析

针对某岔口异形结构,分别用空间梁格法及实体分析法建立三维有限元模型进行分析,并与荷载试验实测结果进行对比,对比显示,空间实体分析的应力、位移、荷载与实测结果最接近并略偏大;结构偏载效应及箱梁剪力滞效应明显;梁格法分析结果与实测结果非常接近,表明梁格法能较好的反映结构的总体性能,且能够反映偏载效应,但梁格法不能反映箱梁结构的剪力滞效应;单梁法本质上不能体现异形结构的力学特征。     

计算模型对简支箱梁和T梁剪力滞结果影响

以剪力滞效应为研究对象,分别采用MIDAS和ANSYS两种软件配合不同的荷载形式、单元类型和网格密度对一个简支箱梁模型和一个实际简支T梁结构进行计算对比,分析了模型参数和荷载类型对所得结果的影响,为剪力滞效应的有限元分析提供了参数。研究表明:对于同一计算工况,ANSYS比MIDAS所得应力幅值略大,实体单元比板单元所得应力幅值略大,高密度网格比低密度网格所得应力幅值略大,但偏差大都在±5%以内;当腹板与顶板无承托时,对于任意荷载作用,两种软件的1倍网格板单元即可准确得到顶板的剪力滞效应;当腹板与顶板有承托时,在点荷载和线荷载作用下,可采用板单元进行顶板的剪力滞效应分析,但对面和体荷载,则需要采用实体单元进行分析,并且均可采用1倍网格密度。     

小箱梁梁格法与板单元法建模分析

基于梁格法采用Midas建立2种小箱梁桥模型。为了验证梁格法计算小箱梁桥是否满足精度要求,在保证荷载加载位置和荷载相同的前提下,采用2种梁格法模型和板单元模型分别计算小箱梁的挠度和应力,给出2种模型的误差范围。2种梁格模型的计算结果与板单元模型非常接近,说明所建的2种梁格模型是可靠的。     

考虑剪力滞效应影响的箱形梁弯曲剪应力分析

为了研究剪力滞效应对箱形梁弯曲剪应力的影响,运用微元体平衡微分方程和位移协调条件建立了考虑剪力滞效应影响的箱梁弯曲剪应力计算方法,结合初等梁理论和剪力滞翘曲解析理论导出了简支箱梁集中荷载作用下的弯曲剪应力解析解.分析表明,翘曲剪应力沿横截面流向与初等梁流向相反,翘曲剪应力对初等梁剪应力具有一定的削弱作用;翘曲剪应力在初等梁剪应力中所占比重较小,l/4截面处翘曲剪应力在初等梁中所占比重最大为2.62%,其影响可忽略不计.     

基于等效截面法的蝶形腹板箱梁剪力滞效应研究

根据等效截面原理对箱梁空腹处截面进行等效处理,考虑其横截面轴力平衡关系,建立了腹板剪切变形下的翘曲位移函数,并推导出结构平衡状态下的剪力滞效应微分方程。结合模型试验、ABAQUS有限元模型以及相关文献值,对比分析了蝶形腹板箱梁(简支)在集中荷载及均布荷载作用下的纵向应力分布规律,并得到全梁段剪力滞系数三维分布模型。结果表明：竖向荷载作用下,蝶形腹板箱梁纵向应力呈正剪力滞效应状态分布,且箱梁支点截面和跨中截面的腹板接缝处剪力滞效应较大;集中、均布荷载作用下,研究结果与试验值、有限元值均较为吻合;与文献值相比,两者相对误差(绝对值)在2.00%～2.44%。     

支座型式对连续曲线箱梁剪力滞效应的影响

提出了一种以剪力滞平衡微分方程的齐次解作为梁段位移的模式，建立了考虑弯、扭、剪力滞耦合的有限段模型．对两跨连续曲线箱梁进行了模型试验，有限段法的计算结果与模型试验值和有限元法的计算结果吻合．通过实例计算，分析了在集中荷载、均布荷载作用下，支座型式对连续曲线箱梁剪力滞效应的影响.研究表明，支座型式对连续曲线箱梁剪力滞效应的影响较大，荷载作用形式对剪力滞效应影响明显.     

移动荷载速度对薄壁箱梁剪力滞效应的影响

为研究薄壁箱梁在动荷载作用下的剪力滞效应,基于能量变分法推导了翼缘板正应力计算公式,并采用ANSYS有限元软件进行了验证.利用ANSYS建立不同跨宽比、不同移动荷载速度、不同荷载工况的单箱三室薄壁箱梁空间板壳模型,计算移动荷载作用到跨中的翼缘板正应力值,研究了移动荷载作用下简支薄壁箱梁桥的剪力滞效应.分析结果表明:剪力滞系数随着移动荷载速度的增加而增加,当移动荷载的速度达到3 m/s时,薄壁箱梁的剪力滞系数会达到峰值,随后减小.     

波形钢腹板箱梁剪力滞效应的变分法求解

变分原理通常适用于箱形截面梁剪力滞效应弹性分析.基于波形钢腹板组合箱梁在弯曲荷载作用下的"拟平截面假定",运用变分原理推导了波形钢腹板箱梁在集中荷载作用下翼板的正应力和剪力滞系数计算公式,并与有限元分析结果进行了对比.分析结果表明:变分法算得的翼板正应力和剪力滞系数和有限元法结果吻合,该法可为今后波形钢腹板组合梁桥的设计计算提供参考.     

预应力混凝土脊骨梁剪力滞效应研究

脊骨梁的悬臂特别长,作为梁的一部分,翼板将参与梁的纵向弯曲,其横向剪力滞效应非常显著;同时悬臂板将板上的荷载横向传递给脊梁时产生横向弯曲,即还存在纵向剪力滞效应问题,为了明确脊骨梁整体和局部力学行为特征,以及翼板在横向弯曲时的纵向有效分布宽度,通过组合有限元方法,建立脊骨梁的三维实体单元模型,考虑预应力和各种加载方式,分析预应力混凝土脊骨梁纵向、横向剪力滞效应,为混凝土脊骨梁的设计提供参考.     

瞬时荷载作用下薄壁箱梁剪力滞效应研究

为弥补动荷载作用下薄壁箱梁剪力滞效应研究的不足,依据薄壁箱梁自由振动齐次振动微分方程,结合基于最小势能原理的箱梁截面竖向位移控制微分方程及边界条件,提出薄壁箱梁无阻尼自由振动的弯矩解析解,从而建立了瞬时动荷载作用下考虑剪力滞效应的箱梁截面正应力解析表达式,并对比了宽跨比对薄壁箱梁的剪力滞效应的影响.数值算例结果表明,按本方法计算的翼缘板应力值与有限元计算结果吻合良好.     

考虑横坡的多箱室箱梁梁格法应用研究

为了研究多箱室箱梁基于梁格法计算的影响因素,考虑了横坡构造对多箱室箱梁的受力特性进行了分析.对梁格法理论的应用进行拓展,推导了适用于具有横坡构造的多箱室箱梁梁格截面特性值计算公式,并讨论考虑横坡的合理性;采用数值模拟的方法进行参数分析,通过改变加载位置、箱梁宽跨比、横坡大小等参数,对研究对象的受力特性进行了对比分析.研究结果表明:考虑横坡时,梁格截面刚度特征值更加接近实际,减小了12.12%的误差;具有横坡构造的多箱室箱梁的梁格模型与实体有限元模型计算结果吻合程度好,但仍无法反映箱梁在承受荷载时产生的畸变;考虑横坡构造的梁格法计算精度的提高主要体现在截面横向位移计算结果上;当箱梁宽跨比大于0.8时,采用梁格法计算时需要考虑横坡的影响;随着横坡大小从0增加到2%时,截面的竖向位移最大差值增加了758%,呈线性递增.      

纵向预应力对箱梁剪力滞效应的差分解

选取3次抛物线变化的纵向位移,通过能量变分原理得到悬臂箱梁的剪力滞基本微分方程,再利用有限差分法进行求解,将该方法用于分析纵向预应力等效荷载作用下的悬臂箱梁剪力滞效应.运用ANSYS有限元软件建立模型,采用Solid 95单元模拟箱梁,采用Link8单元模拟预应力钢束,分析在纵向预应力作用下箱梁剪滞系数分布规律并与差分法求解的结果进行对比.经过对比,验证了差分法求解纵向预应力等效荷载作用下箱梁剪滞效应的可行性,同时分析了纵向预应力对箱梁剪滞效应的影响.     

斜交箱梁桥剪滞效应的有限元分析

将薄板弯曲问题的广义协调元与平面应力问题的薄膜单元组合，得到平板壳元以分析斜交连续箱梁桥的剪滞效应．通过对模型试验值与有限元计算值的比较，证实了这一分析方法的有效性．以某斜交箱梁为例。分析了集中荷载、均布荷载作用下不同斜度斜交箱梁剪滞效应的纵、横向分布规律，并与相应正交箱梁进行了比较．结果表明，斜交箱梁的剪滞效应比正交箱梁更为显著，设计时必须充分考虑其剪滞效应．     

钢—混凝土工字梁桥剪力滞效应研究

以一片三跨钢—混凝土工字连续梁为研究对象,基于ANSYS平台,结合壳单元与实体单元对该钢—混凝土工字连续梁进行了剪力滞效应分析。参考美国NCHRP_rpt_543钢—混凝土工字梁研究报告中对钢—混凝土工字梁剪力滞系数的定义,研究了各个荷载工况下的钢—混凝土工字梁剪力滞系数的分布及变化规律。分析结果表明:钢—混凝土工字梁的宽跨比(B/L)对其剪力滞系数的影响最大,其次是桥面板上所施加荷载的形式。     

简支组合箱梁在横向对称荷载作用下的解析解及剪力滞研究

对于上下翼缘宽度都较大的钢-混凝土组合箱梁,分别考虑了钢梁底板、混凝土顶板和悬臂板由剪力滞效应引起的纵向翘曲,以及钢梁与混凝土板之间的相对滑移,在线弹性阶段采用位移叠加的概念,根据能量变分原理建立了钢-混凝土简支组合箱梁平衡微分方程,得到了均布荷载和集中荷载作用下的应力和挠度的解析解,并将解析解与试验结果及ANSYS软件的计算结果进行了相互验证.通过对组合梁荷载效应的参数研究,发现剪滞效应和钢梁与混凝土板之间的滑移效应存在耦合关系,滑移效应的增大使剪滞效应缓解,但使滑移变形和组合梁的挠度增大.结果还表明,不同荷载类型所产生的剪滞系数沿梁轴的分布有明显差别.     

连续斜交箱梁桥剪力滞效应分析

斜交箱梁桥在我国应用广泛,其剪力滞效应不能简单的采用正桥的相关理论。利用有限元软件ANSYS建立连续斜交箱梁桥三维实体单元模型,系统地分析了斜交箱梁桥横向剪力滞效应的变化规律和斜度、宽跨比的参数变化以及不对称加载对剪力滞系数的影响,并编制了剪力滞计算表格,为工程实际和设计研究提供了参考。研究结果表明,斜交箱梁桥横向剪力滞效应变化明显,斜度、宽跨比、不对称加载对剪力滞系数影响很大,生产实践中应充分重视斜交箱梁桥的剪力滞效应。     

荷载横变位下箱梁剪滞效应的二次抛物线解

不同于以往将荷载作用于箱梁的肋板处研究剪力滞效应,采用将对称的荷载作用于上翼缘板的其他横向位置,结合数值模拟的结果,以二次抛物线作为箱梁翼缘板的纵向位移函数,通过能量变分法,推导出荷载作用在横向任意位置时箱梁的应力,从而得到荷载在不同横向位置时箱梁剪力滞效应的变化规律.     

下承式脊骨梁横向剪力滞效应

下承式脊骨梁作为一种新型的城市轨道交通高架桥,具有小脊梁、大悬臂的特点．作为主梁的一部分,悬臂翼缘板也产生纵向弯曲,其横向剪力滞效应非常显著．本文采用ANSYS软件建立下承式脊骨梁的有限单元模型,计算了集中荷载及均布荷载作用下各横截面底板弯曲正应力,并与按初等梁理论的计算结果对比,得出横向剪力滞系数沿底板的分布规律．     

基于能量法的波形钢腹板箱梁挠度计算

文章基于能量变分原理,通过在纵向位移函数中引入翘曲变形函数以及剪切转角来分别考虑箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的影响,提出一种波形钢腹板箱梁挠度计算的解析方法;分别针对简支梁作用均布荷载和集中荷载两种工况,推导挠度计算公式,通过与有限元方法的比较验证该方法的准确性,并进行箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的挠度贡献分析。     

扁平钢箱梁剪力滞效应分析

利用有限元法研究了扁平钢箱梁在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应。结合扁平钢箱梁设计参数的合理取值范围,分析了截面宽度和高度、顶板和底板厚度、纵隔板与横隔板的厚度和间距等参数对剪力滞效应的影响。根据理论分析结果,应用回归分析法提出了扁平钢箱梁剪力滞系数的实用计算公式,并将计算结果与有限元分析结果进行对比分析。分析结果表明：跨宽比对剪力滞系数影响最显著,当跨宽比由1．786增大至8．926时,顶板与底板处的最大剪力滞系数分别由1．40、1．32减小为1．07、1．06,减少约20％;当纵隔板厚度由10 mm增大至30 mm时,剪力滞系数在边腹板处减小约7％,而在其他位置变化小于1％;纵隔板间距与梁宽比由0．430增大至0．582时,剪力滞系数增大约9％;其他参数变化对剪力滞系数的影响均可忽略。实用计算公式的计算结果与有限元分析结果的相对误差小于1％,说明公式计算精度较高,满足工程计算要求。