凸形钢箱拱肋截面荷载试验和有限元分析

以宁波市东外环甬江大桥凸形钢箱拱肋截面为对象,应用预应力钢绞线的自平衡加载方式进行了1∶4的拱肋节段缩尺模型荷载试验,采用板壳单元和实体单元建立了有限元模型,进行了非线性分析,研究了考虑初始缺陷和局部屈曲的凸形钢箱拱肋截面的受力特性、实际承载能力和局部失稳机理。研究结果表明:各测点实测应力与截面平均应力较接近,根据测点实测应力与截面平均应力之间的关系可将凸形截面分成4类测点;有限元所得应力与实测应力趋势相同,数值相近;凸形钢箱拱肋截面的强度折减系数为0.94～0.98;纵向加劲肋和横隔板结构能有效防止凸形截面加劲板件的局部屈曲;在极限荷载作用下节段出现了凹凸的波节,由于各加劲板出平面位移过大而导致无法继续承载。     

弹性约束条件下H型截面钢梁的弹性稳定性分析

根据薄壁构件弯曲与扭转理论,在弹性约束条件下对H型截面构件的势能方程进行推导,并由最小势能原理,导出了弹性约束条件下H型截面构件稳定计算的单元刚度矩阵。分析了常见荷载作用时连续线弹性侧移约束的H型截面简支钢梁的弹性屈曲荷载,计算结果与Trahair的半解析解进行对比,证明了本方法计算结果正确。结果表明:在设计中若考虑弹性侧移约束的作用,可以显著地提高H型截面薄壁钢梁的稳定性。     

变截面箱形薄壁立柱扭转屈曲荷载的近似分析

本文利用虚位移原理导出了变截面箱形薄壁立柱约束扭转屈曲荷载的近似计算公 式。利用这些公式,可使计算在代1500台式计算机上实施,且程序短,结果精确.      

薄壁构件的抗碰撞吸能

以金属薄壁构件为例,研究其薄壁构件沿轴向压缩的历程,在给出薄壁构件的材料模型和有限元模型之后,用碰撞大变形有限元软件PAM-CRASH进行仿真,并对薄壁构件的截面对能量的吸收情况进行了分析,对正方形截面的单元胞和多元胞薄壁结构进行了吸能仿真分析,并对薄壁构件这种能量吸收结构提出建议.     

变高度薄壁箱梁剪力滞的几何非线性分析

根据势能变分原理,考虑薄壁箱梁翼缘的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性,导出了变高度薄壁箱梁的非线性控制微分方程,并采用样条最小二乘配点法进行求解.将计算值与试验结果进行了比较,两者吻合较好.研究表明,对于三跨变高度薄壁连续箱梁,在均布荷载作用下,内支座截面的应力分布不均匀程度较中跨跨中截面大;荷载越大,非线性效应越显著.     

轻型钢结构中薄壁构件的应用研究

近年来，薄壁构件在轻型钢结构中的应用日趋广泛．由于薄壁构件高强薄壁的特性，使得稳定性和连接成为轻型钢结构设计中突出的问题．根据国内外研究现状，着重就日前薄壁构件的截面特性、屈曲行为的研究方法、稳定性设计理论和薄壁构件的半刚性连接模型等热点问题作了系统地阐述，并归纳了轻型钢结构亟待进一步深入研究的内容。     

弹性基底上受非均匀荷载加劲板的局部屈曲特性

针对弹性基底上板的局部稳定问题,应用能量法推导了非均匀荷载作用下矩形加劲板的局部屈曲非线性特征方程,建立了考虑弹性基底接触和纵向加劲肋作用的屈曲板迦辽金表达式;基于牛顿迭代法,建立了局部屈曲的非线性特征方程的增量迭代格式与屈曲荷载特征值的附加迭代方程。分析结果表明:屈曲系数计算结果与有限元分析结果误差小于2%,并且避免了有限元模拟的接触分析过程,计算效率较高;当荷载梯度为1时,设置加劲肋的偏心构件的局部稳定性明显增强,临界屈曲系数增加到51.1,是普通板件的2.5倍;加劲板件的纵向鼓曲波的长宽比约为0.6,鼓曲波纵向排列相对密集,而普通板件每个鼓曲波的长宽比约为1.0;在不增加加劲肋材料用量的前提下,设置纵向加劲肋的最优位置为距离板件受压侧边缘的2/5板宽处,临界屈曲系数增加为78.9,是普通板件的4倍;加劲肋的设置可将矩形钢管混凝土壁板的宽厚比增加到172,将界限值提高2倍以上。可见,在矩形钢管混凝土管壁设置纵向加劲肋能够有效提高偏压作用下管壁的局部稳定性,改善矩形钢管混凝土的截面尺寸。     

车身结构中常用薄壁构件的刚度分析

本文利用有限元法计算了车身结构中常用的几种薄壁截面梁的弯扭刚度。在分析比较的基础上 ,从轻量化的角度出发 ,确定出弯扭刚度最佳的截面形状。对礼帽型组合薄壁截面梁进行了基于几何模型和基于有限元模型两种方式的参数研究。得出梁的弯曲刚度随其各个特征尺寸变化的规律。为薄壁构件的选型及刚度设计提供了依据。     

工程结构分析中的变截面梁单元

针对工程结构中广泛应用的变载面构件,提出了一个变截面平面梁单元,推导了其单元刚度矩阵和等效节点荷载公式。该单元应用于截面高度呈线性变化的构件时将得到准确解。文中给出了一个变截面悬壁梁算例,其变形计算结果表明,若用通常的分段刚度单元进行近似计算,必须使用较多的单元数才能趋近于采用一个变截面单元的结果（准确解）。     

双薄壁-独墩组合型桥墩合理构造形式研究

针对上部为双薄壁墩下部为变截面独墩的组合型桥墩构造形式,结合贵州天桥特大桥工程实例,利用有限元ANSYS结构分析软件根据3种荷载工况组合,分析了双薄壁墩与独墩不同构造比例下对桥墩整体稳定性的影响。从桥墩稳定性分析,结果表明:双薄壁墩和变截面独墩墩高比例在0.5～1.0范围内较优。     

变截面钢箱梁曲线形底板单元制造工艺

崇启大桥主桥钢箱梁为二次抛物线变截面高度钢筋梁,其底板单元纵向为曲线形。文章介绍了该曲线形底板单元制作过程中的线形控制技术,经实践证明该方法可靠实用,可为同类型桥梁制造提供参考。     

哈大高速铁路钢箱叠合拱桥拱脚局部应力分析

对我国高速铁路上的第一座大跨钢箱叠合拱桥哈大高速铁路138 m新开河桥进行了拱脚结构局部应力分析.根据圣维南原理,运用ANSYS有限元计算软件,利用壳单元和梁单元建立了精细的系梁-拱肋-吊杆-横梁的空间计算模型,根据结构的实际情况模拟边界及荷载,对桥梁结构在恒载及客运专线活载作用下拱脚位置的应力分布情况进行了分析.计算结果表明：新开河桥拱脚的支座顶板部位和钢箱系梁变截面位置的应力较大,虽然未出现超过材料屈服应力的现象,但是为了保证桥梁使用的安全,在设计和施工中应加以重视.     

薄壁箱梁挠度的一种简化分析方法

为寻求考虑剪切变形影响的薄壁箱梁挠度计算简化方法,以单位力法为基础分析薄壁箱梁的挠曲变形. 首先,通过对薄壁箱梁挠曲剪应力分布模式的分析获取组成箱梁各壁板的剪切影响系数表达式,基于该剪切影响系数,利用Timoshenko梁理论导出简单箱梁挠度的解析表达式;其次,利用卡式第二定律推导出箱梁的梁段单元分析模型,编制了求解变截面箱梁等复杂结构的电算程序;最后,对等截面及变截面箱梁的算例模型进行了分析. 数值算例结果表明:程序计算的挠度与实测值及ANSYS空间有限元结果误差在3%以内;针对数值算例,剪切变形使箱梁挠度增大20%以上;随着宽高比的增大,翼板剪切产生的附加挠度会增大,而腹板情况与之相反.      

双角钢十字组合截面构件铰支 轴心受压承载力研究

为了验证塔架结构采用高强钢的适用性,对21根不同规格的Q420高强度双角钢进行铰支轴压试验, 截面规格包括2L160暳12、2L160暳14、2L160暳16,长细比范围为25~55.将试验结果和设计结果分析比较.结 果表明:承载力的设计值比试验值平均高9.16%;双角钢十字组合截面类构件最终破坏表现为弯曲屈曲与局部 失稳的组合;扭转屈曲不是双角钢十字组合截面类构件的主要破坏模式,与现有设计方法不同.      

侧边加劲半圆形波纹钢板墙的抗侧性能

为改善平钢板剪力墙受剪易屈曲及面外刚度小的问题,提出侧边加劲半圆形波纹钢板墙.基于两边连接侧边加劲半圆形波纹钢板墙的力学特点给出其简化力学模型,推导了弹性初始刚度及承载力公式,并给出弹性屈曲临界荷载计算公式;采用有限元软件ABAQUS对22个单层侧边加劲半圆形波纹钢板墙进行了弹性屈曲分析及非线性推覆分析,验证了理论公式...     

变截面桥墩钢模面板设计尺寸计算及放样下料方法

针对传统变截面桥墩钢模面板设计尺寸计算及放样下料存在的问题,以工程实例对此进行解析,并提出一种新的、高效的方法,有助于减少人力和物力,节约时间,同时也会使计算的准确性大大提高。     

红河高墩连续刚构桥的优化设计

红河大桥为连接某复建公路的特大桥,根据地形条件的特点,桥梁主桥设计为主跨220 m的预应力混凝土连续刚构桥,主梁采用单箱单室变高度截面,三向预应力体系.为使主桥结构的设计更加合理,对主跨单箱单室截面的腹板厚度、预应力钢束的布置形式等进行了优化设计.通过比较分析优化前后结构在施工、运营阶段的力学性能、主梁挠度及动力性能,进而得到优化对施工、运营阶段结构的力学性能、主梁挠度及结构整体动力性能的影响.     

等高变宽现浇箱梁施工技术

现浇箱梁施工通常有满堂支架现浇和悬臂现浇两种施工方法,各自适合不同的场合。当现浇箱梁墩台高度不高的时候大多采用满堂支架现浇,该方法特别适合于不利于工厂化批量生产的诸如等高变宽变截面箱梁桥的施工。文章结合工程实例,介绍了等高变宽箱梁碗扣式满堂脚手架现浇施工技术,可为同类工程提供有益的参考。