预应力钢箱高强混凝土组合梁受扭性能试验

为掌握预应力钢箱高强混凝土组合梁的受扭性能,以箍筋间距和预应力等级为主要参数设计了3根足尺试验梁,在自行研制的扭转试验装置上进行试验,得到了试验梁的扭矩-扭率曲线、钢筋扭矩-应变曲线、钢梁及混凝土应变分布等重要参数,对破坏形态与工作机理进行了详细分析。采用预应力影响系数,推导出了该类组合梁的开裂扭矩计算公式;基于变角空间桁架模型理论,推导出了极限扭矩计算公式,并将计算值和实测值进行了对比分析。结果表明:计算值与试验值吻合良好;受扭承载力由混凝土翼板和钢箱梁组成的箱形梁承担;预应力等级对试验梁开裂扭矩影响明显,而箍筋间距和预应力等级对试验梁极限抗扭承载力影响不大。     

混凝土加劲梁自锚悬索桥动力特性影响因素分析

以国内某混凝土加劲梁自锚悬索桥为研究背景,在总结前人研究成果的基础上,采用Midas Civil程序建立"脊骨梁"式有限元模型,研究结构自重与加劲梁横弯、竖弯与扭转刚度对混凝土加劲主梁自锚悬索桥动力特性的影响。结果表明结构自重变化对混凝土加劲主梁自锚悬索桥的动力特性影响较大,主梁竖弯刚度与扭转刚度对竖弯振动频率与扭转振动频率的影响较大,但横弯刚度对横弯振动频率影响不明显。     

考虑空间效应的钢-混凝土组合梁单元研究

为了计算钢-混凝土组合梁空间受力时的剪力滞效应和扭转翘曲变形,以最小势能原理为基础,根据Vlasov薄壁梁理论并考虑组合梁混凝土翼板宽厚的特点,提出了一种用于组合梁空间分析的梁段单元,并推导了单元刚度矩阵、等效节点荷载列阵,该单元具有2个节点共16个自由度,能考虑拉压、弯曲、扭转、翘曲和剪力滞效应.计算结果表明:相对于普通的有限元分析方法,运用该单元进行结构分析具有计算精度高、计算量小的优点.     

基于动力刚度矩阵的波形钢腹板PC连续箱梁桥自振频率分析

为合理分析波形钢腹板的剪切变形对波形钢腹板PC连续箱梁桥自振频率的影响,首先,运用能量变分原理推导出波形钢腹板PC箱梁桥的单元刚度矩阵。其次,根据推导所得的单元刚度矩阵,采用MATLAB软件编制了考虑钢腹板剪切效应影响的多跨等截面波形钢腹板PC连续箱梁桥自振频率计算的求解程序。该程序计算所得自振频率值的正确性,得到了已建实桥频率实测值和ANSYS三维有限元计算值的验证。最后,对多跨等截面波形钢腹板PC连续箱梁桥弯曲振动频率的影响参数进行了分析。结果表明:本研究程序计算的自振频率值与已建实桥的实测值及有限元值吻合较好,该求解程序具有较高的精度,前5阶自振频率的差值在6.01%和7.32%以内;波形钢腹板的剪切变形效应对波形钢腹板PC连续箱梁桥的自振频率影响较大,而波形钢腹板的剪切模量是否进行修正及波形钢腹板的型号对该桥型的弯曲振动频率的影响较小,前5阶弯曲振动频率的差值在1.07%和0.55%以内,可以将其忽略不计;可将考虑剪切变形效应下波形钢腹板PC连续梁桥的动力分析问题,方便地纳入到普通杆系结构矩阵位移体系中,避免了ANSYS有限元模型建立和求解的复杂性,可为该桥型弯曲振动频率的计算与分析提供一定的参考依据。     

动力总成悬置系统防扭拉杆等效刚度的计算与应用

建立了防扭拉杆在动力总成悬置系统固有频率计算中的模型,推导了其等效刚度的计算公式.该防扭拉杆静刚度的公式计算值、有限元计算值和实测值的对比验证了所推导计算公式的正确性.以一具有防扭拉杆的汽车动力总成悬置系统为例,利用ADAMS软件和所计算出的防扭拉杆等效刚度对其固有频率进行了计算.计算结果和与试验结果的对比验证了本文防扭拉杆模型的正确性.     

波形钢腹板连续箱梁的动力特性

为了详细研究波形钢腹板连续箱梁的动力特性,设计制作了此类型的模型试验梁,采用DHDAS动态信号测试分析系统对其动力特性进行了实测,根据实测数据识别出各阶竖向弯曲振动的模态及振动频率,并建立ANSYS有限元模型对其动力特性进行了计算和分析.模型试验梁的有限元分析结果与实测结果的差别较小.因此,实际中采用本文的有限元建模方...     

施桥运河大桥动力特性分析

自振特性是反映桥梁动力特性的主要模态参数,包括自振频率和振型,反映出桥梁的刚度指标,是评价桥梁动力性能的主要依据。文中采用MIDAS有限元程序,建立跨径为132m的钢管混凝土系杆拱桥三维空间模型,对全桥开展动力特性分析,并通过脉动试验对理论分析进行校核,结果表明实测值与理论计算值吻合良好。     

波纹钢腹板混凝土箱梁的扭转振动分析

在分析箱梁扭转振动的基础上,根据波纹钢腹板混凝土箱梁的特点,推导了波纹钢腹板混凝土箱梁扭转振动的理论计算方法,并考虑了横隔板对扭转振动的影响。制作了波纹钢腹板混凝土箱梁模型,对其进行了动力试验和详细的空间有限元分析,并采用所推导的理论计算方法进行了计算。对理论分析结果、有限元数值计算结果以及动力试验结果的对比表明:推导的理论计算方法具有较高的精度;在波纹钢腹板混凝土箱梁跨内合理设置横隔板能够有效提高箱梁的抗扭刚度,改善其动力性能。     

纯弯作用下波形钢腹板Ⅰ型钢梁的弹性弯扭屈曲分析

以开口截面薄壁杆件的约束扭转理论为基础,推导出波形钢腹板Ⅰ型钢梁约束扭转时扭转中心的精确位置,并求得以扭转中心为极点的主扇性惯性矩,在此基础上求得波形钢腹板Ⅰ型钢梁的弹性弯扭屈曲临界荷载的计算公式.使用所得的计算公式对5片波形钢腹板Ⅰ型钢梁进行弹性弯扭屈曲临界荷载的计算,计算结果与ANSYS有限元结果吻合良好,验证了所得公式的正确性.最后,分析了波形钢腹板Ⅰ型钢梁波形的形状对其弹性弯扭屈曲临界荷载的影响.     

箱桁组合梁铁路斜拉桥动力特性有限元建模方法研究

为实现箱桁组合梁铁路斜拉桥动力特性的精准模拟计算,对箱桁组合梁开口断面斜拉桥空间杆系模型、空间板梁组合模型和空间板壳模型3种有限元建模方法进行研究。以某跨径布置为(98+140+406+406+140+98)m的三塔双主跨箱桁组合梁铁路斜拉桥为背景,采用子空间迭代方法对比分析了不同模型的模态特性,并在此基础上计算了不同模型主梁单位长度的等效质量及其惯性矩。研究结果表明:3种模型计算得到的模态分析结果基本吻合,空间板梁组合模型和空间板壳模型得到的频率及主梁等效质量基本相同,但空间杆系模型不能准确得到高阶侧弯模态的主梁等效均布质量。作为特例,进一步对无桁架钢箱梁开口断面斜拉桥的动力特性进行分析,结果表明:空间板梁组合模型和空间板壳模型吻合良好,但空间杆系模型得到的1阶扭转模态下的主梁等效均布质量惯性矩误差接近9%;桁架对主梁的侧弯基频影响较小,但能提高主梁的竖弯基频和扭转基频,有利于桥梁抗风。     

考虑防火涂料的PC箱梁时空温度场及刚度退化试验研究

为了明确涂有防火涂料的预应力混凝土（PC）箱梁火灾温度场及火灾后的刚度退化性能,针对3片有、无膨胀型防火涂料的PC简支箱梁开展了火灾模型试验研究。基于预应力混凝土梁受火性状推导了刚度衰变率与挠度衰变率关系方程,通过分析混凝土箱梁截面时空温度场分布状态,基于分区域理论提出了一种PC箱梁受火损伤后初始截面等效刚度简化计算方法,并基于自振频率推导了受火梁动刚度计算公式;对模型梁进行了火灾后的静力逐级加载和动力性能试验,分析了受火梁挠度、频率等静、动力参数的变化规律,研究了受火损伤状态对箱梁静、动力特征参数的影响;基于理论计算和试验数据对比分析了受火梁静、动力刚度在不同损伤状态下的退化规律。研究结果表明：膨胀型防火涂料的使用显著降低了预应力混凝土箱梁的高温敏感性,混凝土温升速率明显下降,大幅降低了混凝土结构温度,有效减少了混凝土结构开裂和爆裂现象;受火试验梁的截面静刚度随荷载增加而逐渐减小,且初始损伤越大,进入弹塑性阶段发展越快,越早达到结构极限承载力;初始损伤状态对结构截面静刚度的影响大于对结构动刚度的影响,且截面静刚度衰减速率比动刚度衰减速率更快。提出的受火梁静、动刚度及固有频率的简化计算方法可为火损箱梁的结构静、动力性能初评估提供理论依据。     

波纹钢腹板混凝土箱梁动力特性研究

采用sap2000建立了波纹钢腹板混凝土箱梁的空间有限元模型,并通过与波纹钢腹板混凝土试验箱梁实测值的对比验证了有限元模型的适用性,进而分析了波纹钢腹板结构参数对梁动力特性的影响规律。分析结果表明,波纹钢腹板厚的增大能在一定程度上提高箱梁的振动频率,尤其是扭转振动频率;波纹钢腹板折叠角变大时,其对竖向振动频率和横向振动频率影响较小,但能较大地提高扭转振动频率;波纹钢腹板水平面板宽度的变化使波纹钢腹板箱梁的竖向振动频率、扭转振动频率、横向振动频率都是先增加后减小,因此存在最优板宽范围,但不宜过大。     

波纹钢腹板组合箱梁抗弯性能分析及工程应用

波纹钢腹板体外预应力组合梁作为一种新颖高效的桥梁结构正在引起广泛关注。本文分析了波纹钢腹板的抗弯性能,推导出基于一定假设的实用计算公式;在某实桥控制截面埋设传感器进行施工阶段应力监测,并采用ANSYS建立有限元计算,通过对理论公式计算值、有限元计算值和实测值得对比分析,验证了理论公式的准确性和实用性,可供同类桥梁参考。     

考虑界面滑移的剪力钉群等效抗剪刚度研究

针对现有剪力钉抗剪刚度研究中较少考虑混凝土界面滑移,未能体现实际变形的问题,以单塔双索面自锚式悬索桥——朝元门桥为背景,考虑界面滑移,建立了混凝土塔柱与钢结构装饰塔柱间剪力钉群结构有限元模型,并推导出剪力钉群等效剪切刚度简化计算公式。结果表明:有限元计算能模拟钢和混凝土结构界面滑移,群钉抗剪刚度随着滑移的增大逐渐变小;借用板的有效工作宽度计算方法,确定剪力钉群构件中混凝土参与变形的面积,建立的剪力钉群剪切刚度计算公式主要与剪力钉的尺寸和布置等参数有关;推导公式计算值与试验结果、数值分析计算值、实测值一致。     

均布荷载作用下波形钢腹板简支箱梁的挠度

基于波形钢腹板组合箱梁的特点,在其承受均布荷载作用下,运用能量变分原理推导了波形钢腹板简支箱梁考虑箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切效应下的挠度计算公式.结合室内模型试验梁的实测值和ANSYS三维有限元的计算值,对该公式的正确性进行了验证,同时分析了这2种影响因素对波形钢腹板简支箱梁挠度的影响程度.结果表明:该公式的计算结果与实测值及有限元计算值吻合良好;在承受均布荷载作用下,与初等梁理论计算的挠度相比较,剪力滞效应和波形钢腹板的剪切效应分别增大波形钢腹板简支箱梁挠度的1.82％和36.36％,因此在实际计算中必须考虑波形钢腹板剪切效应对挠度的影响,而可以忽略剪力滞对挠度的影响,研究结论可为今后波形钢腹板箱梁桥的设计计算提供参考.     

大跨径钢管混凝土系杆拱桥动力特性分析

该文介绍了利用MIDAS/Civil建立袍江大桥空间模型。其主拱、边拱、吊杆横梁和桥面系采用梁单元、板单元模拟,吊杆和系杆用只受拉单元模拟,并对其进行模态分析提取桥跨自振特性。与实测值进行比较,查看基本振动形态,得出该桥实测模态与理论计算模态较吻合,且面内振动频率符合简化计算公式规律,该桥动力特性优良。     

结构参数变化对斜靠式拱桥动力特性的影响

以广东省潮州市韩江北桥主跨钢管混凝土斜靠式拱桥初步设计方案为对象,采用ANSYS有限元程序,并考虑边跨对主跨的弹性约束作用,建立了该中承式钢管混凝土斜靠式拱桥动力计算的整体空间有限元计算模型;探讨了14种不同工况条件对桥梁动力特性的影响.计算结果表明:该钢管混凝土斜靠式拱桥为柔性结构,桥梁的竖向刚度相对较强,而钢管混凝土拱肋的面外刚度相对较弱;Ⅴ撑外端约束及系杆梁抗弯刚度的变化对该桥动力特性影响较小;稳定拱拱脚横向外移以及增加吊杆虽能增大该桥拱肋的横向面外刚度,但对全桥竖向及扭转刚度贡献不大;桥梁施工状态对该桥振型影响较大.     

PC桁架连续刚构桥动力特性研究

为评价预应力混凝土桁架连续刚构桥的动力性能,以湖北省归州大桥动力试验为背景,测试了结构的频率、振型、阻尼比和不同行车速度、不同路况下结构的冲击系数。建立了基于不同假定的3种空间有限元计算模型,计算了结构的振动频率和振型,与实桥动力试验结果进行了对比分析;研究了结构刚度、横向联系、桥墩高度、边界约束条件等参数对结构动力特性的影响。结果表明,横铺桥面板对提高结构横向刚度和扭转刚度有较大的贡献;结构的横向刚度和纵向刚度相对竖向刚度和扭转刚度较小;结构振动衰减正常,桥面平整度较好,具有良好的行车性能;结构整体刚度、桥墩高度及边界约束条件是影响结构横向和纵向振动的主要因素;横向联系是影响结构的局部扭转振动的主要因素。     

采用折减刚度系数法计算简支体系地震中动态二阶效应

根据简支体系的受力特点,提出采用刚度折减法快速计算非线性动力分析中二阶效应的方法,通过解析法推导出考虑P-δ效应的Euler-Bernoulli梁刚度修正系数,且给出了Timoshenko梁的P-δ效应刚度修正系数。编制相应计算程序,将所得修正系数引入结构Pushover计算和直接积分的非线性动力时程计算,并将该法应用在实际桥梁抗震计算中。各种计算结果与采用增量迭代法的高精度实体单元结果进行了对比分析,结果表明,采折减刚度系数法能够有效、准确地计算结构动态二阶效应;Timoshenko理论中的二阶效应计算要比Euler-Bernoulli理论的更为准确;在地震作用下梁结构中二阶效应会被放大,必须考虑其对结构的影响。     

钢—混组合梁桥动力性能及滑移效应试验研究

对钢—混组合梁桥的动力性能和滑移效应进行综合试验研究和理论分析,并对桥梁的动力性能、滑移效应以及行车的舒适性进行了评价。现场实测钢—混组合梁桥在汽车活载作用下结合面处相对滑移情况,以及桥梁的脉动效应和跑车的自振特性、动挠度、阻尼比等动力响应值,再将现场实测值、规范计算值和有限元计算值进行比较分析。试验结果表明,在最大设计活载作用下,结合面处纵向滑移量平均值小于0.02mm,滑移效应对结构受力性能影响很小,可以忽略不计;钢—混组合梁桥的振动频率较低、柔性较大,阻尼比相对较小;汽车活载作用下,钢—混组合梁桥的结构动力响应和动力特性均良好,能够满足道路行车舒适性的要求。