波纹钢腹板组合箱梁桥腹板几何参数优化分析

建立波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥空间有限元模型,对钢腹板在多约束条件下进行多设计参数优化计算分析,使之受力最合理,材料最经济。结果表明：目标函数（材料用量）在前几次循环中波动较大,随着循环次数的增加呈逐渐减少趋势,并趋于极小值;设计变量（结构各尺寸参数）及状态变量（强度和变形限制）在前几次循环计算时波动较大。随后趋于稳定;优化计算使各尺寸参数达到了最优组合,造价最低,优化后波形钢腹板的折叠角度和腹板厚度比常用范围偏小,但目标函数值最优并非是设计变量最终取值时唯一考虑的因素。     

波纹钢腹板组合箱梁桥应力集中系数分析

为进一步深化现有波纹钢腹板组合箱梁桥应力集中效应研究理论,优化现有工程设计,以某波纹钢腹板组合箱梁桥为工程背景建立节段空间有限元模型,分别对腹板与顶底板倾角、波纹钢腹板尺寸参数等进行分析。通过多组设计参数,研究应力集中变化情况,找出不同设计参数对应力集中的影响规律,并进行相应的敏感性分析。     

波形钢腹板组合箱梁疲劳性能试验与理论分析

为了给波形钢腹板组合箱梁的疲劳设计和施工提供参考,制作了试验模型梁,并对其进行疲劳荷载试验,得到了这种结构的典型疲劳破坏特征。结合有限元分析,利用已有的研究资料,比较了波形钢腹板组合箱梁与波形钢腹板钢梁应力状态的相似性。采用断裂力学分析方法,对比有限元分析和模型梁试验结果,研究了波形钢腹板组合箱梁疲劳寿命的计算模式,进而推导出这种结构的S-N曲线。研究结果表明:对于波形钢腹板组合箱梁的疲劳设计,在有限疲劳寿命设计与计算中建议偏安全地采用美国规范AASHTO 2007提供的设计参考中的C类标准。     

预应力混凝土波纹钢腹板组合箱梁受力性能研究

该文概述了预应力混凝土波纹钢腹板组合箱梁在国内外的发展与应用情况,采用有限元分析方法,对跨径、材料、预应力钢束以及顶底板尺寸均相同的波纹钢腹板组合箱梁和平板钢腹板组合箱梁的受弯性能、抗剪性能、抗扭性能以及剪力滞效应进行了分析;比较了两种模型在不同荷载作用下跨中截面、四分点截面上的变形与内力分布;并对两种预应力混凝土组合箱梁的动力特性进行对比。研究成果表明:与平板钢腹板组合箱梁相比,预应力混凝土波纹钢腹板组合箱梁的腹板纵向刚度很小,横向挠曲刚度较高;波纹钢腹板组合箱梁跨中剪力滞效应较为显著,整体刚度较小。     

波纹钢腹板组合箱梁的抗剪受力性能

以某跨径为40 m的波纹钢腹板预应力组合梁桥为原型,根据相似理论设计制作了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变,研究了该桥型的抗剪受力性能。采用有限元方法研究了波纹钢腹板的整体尺寸、波纹板厚度、波折角度、波纹板高度和平板宽度等对波纹钢腹板构件非线性剪切屈曲性能的影响。另外,对Hamilton所做的波纹钢腹板剪切屈曲试验结果进行了回归分析,给出了波纹钢腹板局部屈曲强度的半经验半理论计算公式。结果表明:混凝土顶板和底板承担了大部分弯矩,波纹钢腹板主要承担剪力,且剪力沿波纹板高度方向均匀分布。     

波纹钢腹板组合结构抗剪连接件疲劳分析

波纹钢腹板预应力组合箱梁是一种新型的桥梁结构形式,由混凝土顶底板、体外预应力束和波纹钢腹板构成,是对传统的混凝土桥梁的一种改进。波纹钢腹板组合箱梁桥的疲劳,尤其是连接件的疲劳是设计时必须考虑的重要问题。文中基于某波纹钢腹板预应力连续刚构桥,采用BS5400的疲劳设计方法分别建立整体模型和局部模型分析了剪力件的应力历程,对该桥剪力连接件焊缝进行疲劳验算,介绍了疲劳分析的基本方法,证明了该桥剪力连接件在设计基准期内不会发生疲劳破坏。     

波纹钢腹板预应力组合箱梁桥的设计计算分析

针对目前国内跨度最大的波纹钢腹板预应力组合箱梁桥——三道河中桥,对其箱梁主体、波纹钢腹板、剪力连接键及预应力布置等方面的设计及构造细节进行了介绍;并采用ANSYS建立了其空间有限元模型,参照现行的桥梁设计规范对其设计计算过程中的截面受力、波纹钢腹板的受力、剪力连接键的抗剪能力以及主梁变形等关键性问题进行了详细的阐述。计算结果表明,在正常使用极限状态下,混凝土顶底板的应力、波纹钢腹板剪应力及主梁挠度满足要求,且波纹钢腹板不会在其发生剪切屈服之前而发生局部屈曲、整体屈曲或合成屈曲破坏;在承载能力极限状态下,主梁承载能力满足要求;剪力连接键的抗剪能力满足要求且具有较大的安全储备。可为今后波纹钢腹板预应力组合梁桥的设计计算提供参考。     

国道214线三道河波纹钢腹板预应力组合箱梁桥荷载试验分析

本文介绍了目前国内跨度最大的波纹钢腹板预应力组合箱梁桥——国道214线青海省省境内三道河中桥的荷载试验内容,阐述了该桥的荷载试验方法,重点分析了试验结果。试验结果表明该桥实际工作状态满足该类桥梁受力特点,该桥的刚度和强度均满足设计要求,其结论和试验方法可供同类型桥梁的设计计算和荷载试验参考。     

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。     

波纹钢腹板连续箱梁的动力分析

随着对于波纹钢腹板新型桥梁研究的深入开展,其动力性能的分析也备受关注。通过静力抗弯刚度等效的原则,分别建立了普通混凝土连续箱梁和波纹钢腹板连续箱梁模型,对比分析了二者的动力特性。计算和分析结果表明：采用波纹钢腹板连续箱梁可以有效的减轻自重,但其抗扭刚度较低,增加横隔板可以有效的增加抗扭强度,过密的横隔板对抗扭刚度的提高不再明显。     

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。     

波形钢腹板组合箱梁加载效率试验研究

体外预应力波形钢腹板组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构,其剪力主要由钢腹板承担,混凝土顶底板承受绝大部分弯矩;由于充分发挥了材料性能,提高了材料效率,有着很好的应用前景。为了研究波形钢腹板的加载效率,制作了2根模型梁,通过测试预应力张拉时结构应变和变形规律,利用空间有限元方法进行分析,试验结果与理论结果吻合较好,并得到了该组合结构在预应力作用下的加载效率规律。对不同厚度腹板的普通混凝土梁进行了参数对比分析,结果表明,波形钢腹板组合箱梁在预应力加载效率方面具有较强的优势。     

波纹钢腹板预应力组合箱梁桥剪力连接键的应用

剪力连接键是波纹钢腹板预应力组合箱梁的最关键部位,该文介绍了四种最常用的剪力连接键及其特点,给出了波纹钢腹板预应力组合箱梁桥顶底板连接键的组合方式及其经济性,并介绍了日本五座不同顶底板连接键组合的实桥的结构和特点,为以后这类桥梁建造提供了有益的参考。     

波形钢腹板组合箱梁桥荷载试验研究

为检验某新建波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板组合箱梁桥的施工质量及实际承载能力,分析该桥在等效车辆荷载作用下的静、动力特性,运用结构有限元分析软件MIDAS CIVIL对该桥建立有限元仿真模型。通过现场静载试验及动载试验,实测桥梁结构在等效车辆荷载下的静、动态数据并与理论计算值进行比对分析,以此验证简化模型的合理性和准确性,并对桥梁施工质量和实际承载能力做出评价。     

波形腹板箱梁钢腹板稳定试验研究

通过对波形数量不等的波形钢板在轴向力作用下的稳定性(局部屈曲和总体屈曲)和失稳载荷试验分析，探讨波形钢板的承载能力及发生失稳的规律，为进一步研究提供参考数据。     

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。     

波形钢腹板PC组合箱梁结构设计与试验研究

通过对大尺寸波形钢腹板PC组合模型箱梁进行的设计和试验研究,得到一些有价值的结果,为波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计和施工提供经验。结果表明,采用贴角焊将分段波形钢板连接成整体是可行的。波形钢腹板的纵向正应变值比混凝土顶板、底板小得多,数值上接近于零。试验梁的破坏形态为典型的弯曲破坏。     

变截面波形钢腹板-UHPC组合箱梁剪应力试验

为进一步减轻大跨径变截面桥梁结构自重,增加结构跨越能力并增强结构抗裂性能,提出了变截面波形钢腹板(Corrugated Steel Webs, CSW)-UHPC组合箱梁结构新理念,该结构截面尺寸更小、自重更轻,其结构剪力分布、截面剪应力分布与常规组合结构区别较大,需深入研究。以变截面CSW-UHPC组合箱梁为研究对象,取变截面微段进行受力分析,结合剪应力互等定理,推导了系统完善的腹板剪应力计算公式,并基于工程需要,提出了一种简化计算方法。继而,设计了一片大比例变截面CSW-UHPC模型梁,模拟大跨径组合梁桥施工过程中典型的受力状态,完成了不同边界条件、不同加载位置、不同加载类型及微裂缝状态共计6种工况下的静力加载试验,获得了各截面剪应力分布及沿跨度方向承剪比变化规律,并结合空间实体有限元模型对计算理论进行全面的验证。结果表明：各工况下腹板实测剪应力值与所提公式理论值、有限元结果吻合良好,证明了所提公式的正确性;组合箱梁倾斜底板参与了截面抗剪而不可忽略,体现出明显的变截面效应;特别是最大悬臂工况下其模型梁根部位置附近承剪比仅为2%～6%,剪力大部分由倾斜底板来承担,实测和理论剪应力大小...     

波折钢腹板组合箱梁预应力体系研究

通过采用混合单元建立波折钢腹板预应力混凝土组合简支箱梁空间有限元计算模型,研究体内外混合配索结构的预应力参数,包括体内外索比例分配、张拉应力、锚固点位置以及转向装置的间距等对力学性能的影响。分析结果表明,跨中转向点之间各截面的正应力只与张拉力有关;而锚固点至转向点区域各截面的正应力随预应力参数变化,建议采用合理比例的体内外索混合配筋形式,张拉应力不宜小于标准抗拉强度的60%。为该新型结构体内外混合预应力设计提供参考。     

波形钢腹板PC组合箱梁力学性能研究

波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的钢-混凝土组合结构，这种结构能够实现主梁的轻型化，进而减轻下部结构的工程量。同过设计制作波形钢腹板PC组合箱梁和静载试验研究，得到了一些有价值的结果，为进行波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计和施工提供了经验。