变截面箱梁剪力滞及剪切变形效应近似计算方法

变截面箱梁因其抗弯刚度沿梁轴向变化,通常采用有限元法分析,本文基于等效刚度及等效刚度比法,提出了一种可同时考虑剪力滞效应及剪切变形效应的,适用于手算的变截面箱梁荷载作用下挠度及剪滞系数的近似计算方法.通过一变截面悬臂箱梁算例分析,与初等梁理论计算结果进行了比较.结果表明:不考虑剪力滞效应及剪切变形效应将使得挠度计算结果...     

具有初始位移压杆在均布荷载作用下的承载力

格构式拼组结构一般具有较大初始挠度,对结构的受力性能产生不可忽视的影响。线性稳定分析得到的临界荷载普遍较高,其应力水平高于材料的破坏强度极限,因此不宜作为此类结构安全设计的依据。本文对于均布轴向荷载作用下的压杆,考虑初始几何位移的影响,由幂级数法分析得出受力后的变形曲线,并根据边缘纤维屈服准则得到构件的理论最大荷载。对于一般工程构件,此承载力值低于根据线性稳定得到的临界荷载, 可以作为结构安全设计的依据。     

波形钢腹板组合梁挠度计算方法对比

波形钢腹板的剪切变形对组合梁挠度影响显著,不同计算方法结果差异明显。以波形钢腹板组合梁典型结构体系(简支梁和悬臂梁)为研究对象,基于5种计算理论——经典梁法、Timoshenko梁法、弹性剪切变形法、有效刚度法、三角级数理论,通过对比其假设和计算公式,建立空间有限元模型分析在跨中集中荷载和均布荷载作用下不同挠度计算方法的精度,总结适用不同跨高比区间的计算方法。建议简支梁在集中荷载或均布荷载作用下需要考虑剪切变形的跨高比限值均取35;对于悬臂梁,跨高比限值则分别取10,14. 5。     

低速磁浮轨道梁的温度效应分析

建立低速磁浮轨道梁有限元模型,通过稳态热传导分析,获得上下表面温差和左右侧面温差荷载作用下轨道梁的温度场,运用热-结构耦合分析方法,计算了不同温差荷载作用下磁浮轨道梁的温度变形。计算结果表明,磁浮轨道梁的温度沿温差荷载作用方向近似线性分布,温度梯度随温差值增加而增大;在本文计算条件下,环境温度对轨道梁的温度变形影响较小,当温差荷载大于20℃时,温度引起的磁浮轨道梁竖向或横向挠度超过高速磁浮交通相关规定限值,故实际工程应用中有必要对低速磁浮轨道梁的温度效应进行校核分析。     

钢-混凝土组合板单向受压稳定性研究

采用弹性薄板理论建立基于弹性扭转约束边界的组合板局部稳定分析模型,研究四边简支矩形钢-混凝土组合板在轴向受压状态下的稳定性.根据能量驻值原理,推导组合板局部失稳临界荷载解析解,理论解与有限元方法计算结果吻合良好.根据钢板屈服先于弹性局部屈曲和弹性局部屈曲先于整体屈曲的原则,推导出组合板轴向受压状态下栓钉在2个方向的最大间距和混凝土板最小厚度的限制要求.     

考虑徐变的钢-混凝土组合箱梁的变形计算

我国《钢结构设计规范》(GB50017-201X)送审稿初稿中采用调整钢材与混凝土弹性模量比αE考虑混凝土徐变的影响,一般取钢与混凝土的长期弹性模量之比为2αE,但混凝土的徐变和混凝土强度、计算时刻等因素有关,因此该方法并不能准确反映组合梁在长期荷载作用下的变形。考虑影响混凝土徐变的相关因素,对钢-混凝土组合箱梁的长期变形计算进行理论推导,建立钢-混凝土组合箱梁的长期挠度计算公式,采用ANSYS模拟长期荷载作用下组合梁的变形,并通过实际值和模拟值的比较证明本文建模的可行性,然后利用ANSYS模拟长期荷载荷载作用下组合箱梁的变形,将计算值和模拟值进行比较,研究结果表明:采用建议公式计算组合箱梁在任意时刻下的挠度变形可行,且计算方便。     

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板屈曲分析

根据桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构特性,利用有限元分析方法,采用梁单元模拟钢轨,实体单元模拟轨道板、底座板和桥梁,弹簧单元分别模拟砂浆填充层和滑动层,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力计算模型。基于现场测量的底座板厚度资料和桥梁资料,计算出模型中各单元参数值。利用当地气温资料和轨道机车类型,得到最大温升和列车制动力值,计算出温度荷载和列车制动荷载作用下底座板厚度不足处纵向力值。分析温度荷载和列车制动荷载对底座板厚度不足处屈曲的影响。     

有轨电车嵌入式轨道结构几何形位的变化特性分析

基于弹性地基梁理论,建立路基上嵌入式轨道结构有限元模型,分析不同温度荷载作用下轨道结构的温度翘曲变形及几何形位变化特性。结果表明:不同温度荷载作用下,轨道高低及轨距变化量均小于允许值,满足轨道平顺性要求;随着温度幅值的增加,轨道板温度翘曲变形及轨道不平顺性加剧,且轨距变化量与轨道板温度翘曲基本成正比;与温度梯度荷载作用相比,轨道结构整体温度变化对轨道不平顺性的影响更为显著;门形钢筋可以为轨道板提供足够的限位能力,有利于轨道板中部的平顺性,但可能造成相邻轨道板间的高低不平顺。     

边坡工程中受压微型桩的屈曲分析

建立考虑土体抗力的微型桩组合抗滑结构中受压桩计算模型,进行受压微型桩屈曲分析。地基抗力的分布型式分别采用常数法、m法和k法,运用基于虚位移理论的伽辽金方程,推导受压微型桩屈曲临界荷载的理论计算公式,进而导出压杆计算长度系数。结果表明,理论公式计算结果对土体参数的取值十分敏感;地基抗力的分布型式采用m法和k法计算得到的长度系数随αl的增大极速衰减,偏离实际;对长细比较大的微型桩,地基土抗力型式使用常数法分布得到的计算结果较为合理。     

新型弯剪型防屈曲软钢阻尼器的滞回性能研究

金属阻尼器的耗能能力极大地依赖于耗能构件在轴向、弯曲或剪切荷载下的塑性变形及滞回响应。本文提出一种新型弯剪型防屈曲软钢阻尼器,该阻尼器主要由3个部分组成,两个承受弯曲荷载的X形端板,一块主要承受剪切荷载的软钢腹板,以及两块限制腹板面外变形的外约束加劲钢板。利用ABAQUS有限元软件对比分析了不同形式阻尼器的3个试件,试件区别在于是否存在X形端板和外约束加劲钢板。为了对该新型阻尼器进一步优化,对剪切腹板开缝,改善受力形式和破坏机制,增大腹板塑形变形区域提高耗能效率,利用有限元软件模拟分析了3个不同开缝形式的试件并找出最优开缝形式。分析结果表明该新型软钢阻尼器的滞回曲线饱满,屈服后承载力和耗能能力较其他阻尼器形式都有不同程度的提高,腹板开缝后阻尼器延性明显增大。     

先简支后结构连续梁桥现场静载试验与评估

为评价一座先简支后结构连续梁桥的承载能力和工作性能,选取其14~#跨和15~#跨进行静载试验,基于荷载试验方法,测试了各工况下控制截面的应变和位移,并与理论计算值进行了比较。研究结果表明:T梁各控制截面上测点的应变校验系数和挠度校验系数均1,结构整体刚度较大;各荷载工况的挠度和应变实测值与理论值变化规律基本一致,除偏载工况中5~#T梁挠度和应变实测值受桥梁荷载横向分布系数影响略大于理论值外,其余截面各测点的实测值均小于理论计算值,桥梁的实际状况较好;各测点相对残余应变和变形均未超出规范限值20%,满足结构刚度要求;T梁测试截面受力状况无异常,桥梁结构整体承载能力及刚度满足设计荷载(公路-Ⅰ级)正常使用要求。     

时速160～200 km磁浮交通桥梁结构竖向刚度及温度变形适应性研究

磁悬浮交通因其噪声小、能耗少等优点,成为具有良好前景的城市交通工具,但针对时速160～200 km磁悬浮交通系统研究尚处于起步阶段,其桥梁结构竖向刚度及温度变形适应性研究成为当务之急。分析影响轨道梁刚度及变形的因素,对比各项规范中变形指标限值,探索适用于时速160～200 km磁悬浮交通轨道梁的静活载竖向挠度限值以及温度引起变形限值;提出一种新型结构形式,利用有限元分析计算静活载、温度荷载作用下不同梁高、不同跨度的挠度,并确定不同跨度下的合理梁高,给出经济合理的结构尺寸。研究表明,梁高对静活载挠度和温度变形挠度均有显著影响,建议时速160～200 km的磁浮交通优先采用跨度为24 m、梁高为2.1 m的结构形式。     

考虑波纹钢腹板箱梁特点的挠度分析

基于波纹钢腹板箱梁特点,利用变分原理法,推导考虑箱梁剪力滞和剪切变形影响的波纹钢腹板箱梁挠度计算公式.结合室内模型试验和有限元分析,对该公式的有效性进行验证,并分析各影响因素对波纹钢腹板箱梁挠度的影响程度.分析结果表明:该公式的计算结果与试验和有限元分析的结果具有较高的一致性,表明该公式可用于波纹钢腹板箱梁设计和施工中的挠度计算,剪力滞对正应力分布有影响,剪切变形对正应力分布没有影响;与初等梁理论的计算结果比较,剪力滞效应和剪切变形分别增大波纹钢腹板箱梁挠度1.3%和44.7%.因此在实际计算波纹钢腹板箱梁挠度时,不可忽略剪力滞和剪切变形的影响.     

基于直接刚度法的弹性地基深梁单元

为研究弹性地基深梁的受力及变形性能,根据双参数弹性地基模型和Timoshenko深梁模型的基本方程,建立了弹性地基深梁挠度控制方程,求得了挠度方程全解,并给出了弹性地基深梁梁轴转角、截面弯曲转角及剪切角的表达式;结合节点位移条件,得到了位移系数;根据节点力方程建立了刚度平衡方程,给出了弹性地基深梁的刚度矩阵方程及均布荷载的等效节点力向量。在此基础上,分别计算了均布荷载、跨中集中力、两端集中力、两端集中力矩等荷载工况下的节点位移,求得弹性地基深梁挠度曲线,验证了本文给出的刚度矩阵方程及等效节点力向量的合理性及适用性。     

预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的变形

本文通过３２片不同预应力度混凝土梁疲劳荷载作用下变形的实验研究，给出了预应务混凝土梁疲劳荷载作用下挠度计算的参考定量表达式。     

以附加挠度为广义位移的双室箱梁剪力滞效应研究

从剪力滞翘曲正应力自平衡条件出发,引入修正系数对翘曲位移函数进一步修正,选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移,将箱梁的剪力滞变形状态从初等梁挠曲变形状态中分离出来作为一种独立的变形状态分析,应用能量变分法建立箱梁截面控制微分方程,结合简支边界条件分别给出集中荷载和均布荷载作用下箱梁附加挠度和初等梁挠度的解析解。数值算例表明,初等梁挠度解和材料力学初等梁挠度解、跨中截面测点本文应力解和文献有限元解均吻合良好,证明将剪力滞纵向翘曲模式与初等梁竖向挠曲模式分离的假设是正确的。挠度研究表明,剪力滞效应对均布和集中荷载跨中挠度分别提高了3.17%和3.73%。     

双铰等截面悬链线拱面内屈曲临界推力的差分解法

按挠度理论建立双铰等截面悬链线拱面内屈曲平衡微分方程,采用差分解法得到临界推力计算公式,给出工程上实用的不同拱轴系数和矢跨比条件下的临界推力系数表.     

温度荷载对连续梁桥上无砟轨道变形特性影响分析

为研究均匀温度荷载与不均匀温度荷载对连续梁桥上无砟轨道无缝线路纵向力和线路几何形位的影响,基于梁轨作用原理和有限元法,建立连续梁桥上C RT SⅢ型板式无砟轨道空间耦合模型,分析在桥梁整体升温与不均匀温度荷载作用下无缝线路的变形,并对比2种温度荷载对无缝线路几何形位的影响.研究结果表明:整体升温与不均匀温度荷载作用下无缝线路受力与变形结果差异明显,两者间的钢轨横垂向位移的差异随阴阳面温差荷载增大而增大,主要影响轨道高低不平顺与水平偏差;连续梁上的钢轨水平偏差,轨距偏差和轨向偏差比线路两端简支梁要大,连续梁部分的高低偏差比简支梁要小;当桥梁阴阳面温差荷载最大时,连续梁两端出现高低偏差最大负值,最大值为?3.475 mm,大于其限值±2 mm,当连续梁跨度超过135 m时桥梁变形限值超出设计规范规定变形限值;在高速铁路桥上无缝线路设计时,应考虑桥梁不均匀温度荷载作用对轨道几何形位的影响,特别注意其对高低不平顺的影响.     

钢-混凝土组合梁在简谐荷载下的动力响应试验研究

为了研究钢-混凝土组合梁在强迫振动下的动力响应,以剪力连接度为参数,设3片钢-混凝土组合箱梁,进行了不同静载分量、加载幅值和频率的简谐荷载下的动力试验研究,得到了跨中动挠度、跨中加速度和结合面滑移随剪力连接度及简谐荷载特性的变化规律。试验结果表明:组合梁结合面的滑移均值和幅值、跨中加速度、以及跨中动挠度时程在简谐荷载下均表现为随时间变化的波动形式,且均随剪力连接度的降低而增大;组合梁跨中动挠度和结合面滑移均值主要受静态荷载分量影响,滑移幅值主要受加载幅值影响,而跨中加速度则受荷载频率和荷载幅值的影响较大。     

波形钢腹板钢底板混凝土组合梁的挠度分析

研究目的:为精确分析波形钢腹板钢底板混凝土组合梁在长期荷载作用下的挠度变化,在纳入组合梁剪切变形效应、剪力滞效应及收缩徐变效应对挠度计算影响的基础上,采用能量变分法推导出波形钢腹板钢底板混凝土组合梁的控制微分方程与自然边界条件,得到波形钢腹板钢底板混凝土组合简支单箱双室箱梁分别在跨中集中荷载和满跨均布荷载作用下的挠度计算公式;利用所得公式计算荷载作用7d、1 000d和3650 d时的挠度值,与ANSYS数值解以及不考虑收缩徐变效应的计算值进行对比,并通过了模型试验结果的验证。研究结论:(1)本文挠度计算值与ANSYS数值解及模型试验结果吻合良好;(2)波形钢腹板钢底板混凝土组合简支箱梁在跨中集中荷载和满跨均布荷载作用1000 d后,跨中挠度分别增大了9.12%和12.94%;(3)在3650 d后,跨中挠度分别增大了14.69%和18.32%,显然收缩徐变效应对组合箱梁挠度计算的影响不可忽略;(4)本文研究可为同类波形钢腹板钢底板混凝土组合梁的挠度计算提供参考。