美国公路桥梁设计规范中关于设计汽车荷载的研究

美国公路桥梁设计规范(AASHTO LRFD)中设计汽车荷载种类多样且复杂,介绍该规范中关于HL-93设计汽车荷载的相关规定,以及荷载影响线的动态规划法分析原理,进而研究变轴距、变车距等形式的HL-93设计汽车荷载在MIDAS Civil通用有限元软件中的快速实现方法。对国外某实桥进行HL-93设计汽车荷载效应分析,并与中国规范做对比分析。结果表明:对该多跨等截面连续梁,随着轴距的增加,主梁支点负弯矩、跨中正弯矩逐渐减小;而随着车距的增加,跨中正弯矩基本不变,支点负弯矩呈现先增大而后逐渐减小的规律。中国公路Ⅰ级与美国HL-93设计汽车荷载效应相比,主梁剪力与跨中正弯矩前者比后者大,支点负弯矩前者比后者小15%左右。     

混凝土斜拉桥П形截面主梁弯曲受力分析

为了研究混凝土斜拉桥П形截面主梁的弯曲受力特征,指导П形截面主梁的设计,以某跨径组合为(110+220+110)m的双塔四索面预应力混凝土斜拉桥为例,采用有限元软件分别建立全桥整体杆系单元模型与桥塔附近主梁节段实体单元模型,对其П形截面主梁的弯曲受力情况进行了计算分析,并通过截面剪力滞系数来描述剪力滞效应的影响。结果表明,最不利组合荷载作用下,塔底主梁节段在桥轴线处上拱,П形截面主梁两侧肋板下挠;预应力对横梁的作用明显,横梁产生向上反拱;主梁在计算荷载作用下除应力集中点外,全截面受压;塔根部主梁截面的剪力滞较为显著,剪力滞系数介于0.68~1.12之间;其它截面的纵向应力分布相对均匀,剪力滞系数介于0.81~1.12之间。对于П形截面主梁斜拉桥,塔根部附近主梁节段在设计时必须考虑剪力滞效应的影响,其它位置截面可以按照初等梁理论进行设计。     

轴向荷载横桥向对称布置下的双主肋主梁剪力滞效应

针对斜拉桥双主肋主梁等工程实际,研究轴向荷载作用位置相对截面形心在横桥向对称偏移时的双主肋主梁剪力滞效应,推导了桥面板上任一点正应力和剪力滞系数的计算公式。结果表明:当轴向荷载横桥向作用位置从ξ=0向ξ=b对称移动时,桥面板将经历负剪力滞效应-无剪力滞效应-正剪力滞效应的变化过程,结论与有机玻璃模型Ansys解吻合良好。轴向荷载横桥向对称变位引起的双主肋主梁剪力滞效应明显,建议在结构设计时予以考虑。     

桥跨结构考虑扭转的荷载横向分布计算

本文根据桥跨结构考虑扭转的荷载横向分布计算公式编制了主梁为常截面的荷载最大横向分布系数图供设计直接查用。同时根据“等代简支梁”的原理,把常截面简支梁桥的荷载横向分布方法近似地引伸用于各种体系的变截面梁桥。 一、桥跨结构考虑扭转的荷载横 向分布计算 桥跨结构考虑扭转的荷载横向分布计算公式为:     

常规跨径钢板组合梁桥中欧规范汽车荷载效应对比研究

钢板组合梁可充分发挥钢材和混凝土的材料优势,为给我国桥梁设计人员设计海外钢板组合梁桥提供建议,对《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)及欧洲桥规(Eurocode—Basic of Structural Design、Eurocode 1:Actions on Structures—Part 2:Traffic Loads on Bridges)中常规跨径钢板组合梁汽车荷载效应进行对比。分析了中欧桥梁设计规范中汽车荷载模式、横向多车道折减效应、冲击系数、荷载组合等规定的异同,采用2种规范计算常规跨径钢板组合梁在汽车荷载及基本组合、频遇组合作用下的主梁弯矩。结果表明：欧洲桥规规定4种汽车荷载模式,已考虑冲击系数和横向车道折减,中国桥规规定了车道荷载和车辆荷载2种汽车荷载,计算汽车荷载效应后期需考虑冲击系数和横向车道折减;2种规范极限状态和设计状况规定一致,区别在于作用分项系数和可变作用组合系数取值;多片主梁钢板组合梁的边梁弯矩最大,单独考虑汽车荷载时,欧洲桥规计算的主梁最大弯矩比中国桥规大35%～36%;在考虑荷载组合时,欧洲桥规主梁最大弯矩计算结果在基本组合作用下比中国桥...     

斜拉桥π型主梁恒载剪力滞效应

π型主梁在斜拉桥中得到较为广泛的应用,因梁肋与桥面板刚度不同,截面上产生剪力滞效应,应力分布呈现出不均匀特征。现规范中缺乏对π型主梁剪力滞效应计算的相关规定,且已有研究主要针对箱梁与T梁桥,对π型主梁剪力滞效应研究较少。主梁受自重、预应力以及索力综合作用,剪力滞效应较为复杂,是研究中的难点。本文以某斜拉桥为例,采用有限元方法对π型主梁在最大双悬臂以及成桥2个关键施工工况下的恒载剪力滞效应展开研究。     

预应力混凝土连续箱梁桥设计的统计分析

预应力混凝土(PC)连续箱梁桥作为中国大跨度桥梁结构中的典型桥型之一,其服役期内开裂和主梁下挠问题较突出,而主梁纵向预应力体系直接影响结构应力水平,可以改善相关病害.该文通过统计分析中国不同地区高速公路上7座不同跨径PC连续箱梁桥,计算主梁典型截面在恒载、收缩徐变、温度和汽车荷载作用下的荷载效应,分析不同跨径的预应力箱梁桥在支座截面和中跨跨中L/2截面处各荷载作用产生的内力、应力范围,探讨了不同跨径范围主梁弯矩、应力变化规律.     

斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应研究

文章以株洲建宁大桥斜拉桥为工程背景,建立了该桥主梁最大双悬臂、主梁最大单悬臂和成桥状态3个工况的空间有限元模型,通过计算结果的比较分析,研究了斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应,并经实桥测试验证了有限元数值计算结果。计算结果表明:斜拉桥单箱三室主梁部分箱梁截面顶板剪力滞效应显著;部分箱梁截面顶板最大应力出现在翼缘悬臂端;与顶板相比,箱梁底板剪力滞效应不明显;部分箱梁截面施工过程中的剪力滞效应较成桥状态显著。针对斜拉桥单箱三室主梁剪力滞效应的特点,提出用截面正应力分布曲线或剪力滞系数曲线表述其剪力滞效应的方法,对同类型桥梁箱梁设计提出了一些建议。     

爆炸荷载作用下混凝土梁桥受力和变形特性研究

通过数值模拟研究了爆炸压力时程荷载加载在0号块位置下桥梁结构整体响应及其变形特性,并通过改变主梁混凝土材料的强度、爆炸荷载曲线,对材料参数、加载大小、加载速率等因素进行分析。得出了爆炸荷载位于支点附近截面时,一般造成桥梁结构爆点附近的局部变形;混凝土强度的提高,在结构发生整体变形及大面积局部变形的时候有利于结构抗爆;加载速率越大,变形效应越大;在加载冲量相等的情况下,随着加载峰值超压的增大,变形效应也将增大。文章研究结论可为桥梁结构的抗爆设计以及综合防护提供参考。     

桥梁荷载作用下分离式连续箱梁桥内力分配系数

该文运用有限元方法,对60座不同截面的桥梁模型进行有限元分析,得出了每一座连续梁模型的最大正弯矩、最大负弯矩、梁端支座附近剪力及中间墩支座附近剪力分配系数。通过多元线性回归分析,得出了每一分配系数与车道数、跨度及箱体个数等主要参数的关系,即内力分配系数经验公式,可供设计参考。     

连续宽梁桥偏载作用下的剪应力放大系数分析

通过剪应力放大系数修正按平面杆系计算的活载剪应力值,来考虑空间扭转和畸变影响带来的剪应力放大,结合泰州长江大桥引桥为例对活载应力放大系数进行探讨,通过基于有限元的数值计算,探讨了变截面的剪应力放大系数沿跨度分布规律,研究表明,变截面连续宽梁桥的剪应力放大系数沿桥是变化的,剪应力放大系数取以前的1．05经验值对于支座附近以外的区段是偏于不安全的,除墩顶附近截面外,其他部位的剪应力放大系数可达1．7左右,在腹板上缘取得最大值。     

曲线梁桥恒载作用下的简化计算

曲线梁桥(又称弯桥)已成为现代交通工程中的一种重要桥型。曲线梁在恒载作用下会产生弯曲和扭转,如果通过空间杆系法来解决其计算问题,需要较多时间和精力。通过比较恒载作用下曲线梁桥的内力、应力及支座反力与同跨径直线桥梁的计算结果,得出曲线桥梁的简化计算方法。对于箱形截面、恒载作用下曲线梁桥的内力、应力可采用同跨径的直线桥计算结果,曲线梁桥的支反力可依据直线桥计算结果来估算一定条件下的曲线梁桥支反力。     

城市高架混凝土现浇变宽梁桥横梁开裂处置措施及效果分析

针对某软土地基城市高架混凝土现浇变宽箱梁桥施工过程中出现的横梁开裂问题,结合裂缝分布特点,提出了相应的加固处置措施,并采用空间杆系模型与ANSYS实体有限元模型相结合的方式对其加固效果进行分析。研究结果表明：与加固前相比,加固后横梁正截面抗弯承载能力提升了9.0%,斜截面抗剪承载力提升了38.9%;加固后横梁正截面抗弯、斜截面抗剪以及裂缝断面直剪承载力均满足要求,且横梁正截面和斜截面抗裂性均满足要求,加固效果较为显著。横梁荷载试验结果表明,加固后横梁总体抗弯工作性能和开裂位置附近的抗剪工作性能良好。所提出的增大截面和增设预应力综合加固方案,可为其他工程提供参考。     

UHPC模壳-RC叠合盖梁受力性能试验

由于整体预制RC盖梁对起重和运输设备要求高,而分段预制盖梁的拼接缝容易发生渗水且在节段分界面上纵筋不能连续传力,因此提出一种在UHPC模壳内部现浇混凝土的半预制叠合盖梁。开展带剪力键和不带剪力键的2个UHPC模壳-RC叠合盖梁和1个现浇RC盖梁对比试件的静力试验,并通过有限元模型分析了结合面黏结程度对叠合盖梁受力性能和破坏模式的影响规律。研究结果表明：UHPC模壳-RC叠合盖梁的破坏模式与现浇RC盖梁一致,均为剪压破坏;不带剪力键的叠合盖梁开裂荷载和极限承载力分别比现浇RC盖梁提高了42.1%和13.8%,同时可以有效降低裂缝宽度的扩展,但叠合盖梁存在界面脱开,核心混凝土拱起和UHPC模壳竖向开裂等现象;剪力键可以增大交界面黏结程度,有效减小最大裂缝宽度和交界面裂缝宽度的扩展速度,其交界面开裂荷载和极限承载力比不带剪力键的叠合盖梁提高50.0%和12.1%;理想界面黏结状态下,UHPC模壳可以达到极限压应变,材料性能得到充分发挥,说明UHPC模壳可以完全参与整体受力,但极限承载力仅比带剪力键叠合盖梁提高8.8%。以上结果说明,带剪力键的UHPC模壳-RC叠合盖梁具有良好的截面黏结强度和整体受力性能,可以推荐实际工程使用。     

大跨度混合梁斜拉桥合理成桥状态的确定

以九江长江大桥为工程背景,以平面杆系有限元程序FBR_CAL_SUO和SUS_CAL_SUO为计算软件,采用恒载平衡法、应力平衡法和最小二乘法相结合的综合法,以控制结构在正常使用荷载作用下主梁的上、下缘的最大、最小应力为主要目标,以调整索力为主要手段,综合考虑恒载、活载、预应力及配重荷载等因素的影响,采用基于正装计算的优化法确定合理成桥状态。以这种方法确定的合理成桥状态与设计数据相比较,比较结果表明,这种方法的结果是准确、可靠的。     

连续梁桥的活载正应力偏载系数研究

在变截面连续箱梁桥中,由于活载的内力影响面的形状比较复杂,箱梁几何构造对约束扭转正应力的影响沿桥跨度是变化的,因而,不宜对全桥采用统一的偏载系数.通过理论分析和基于实桥的有限单元的数值计算,探讨变截面连续梁偏载系数沿跨度的分布规律,提出实用的偏载系数取值建议,供工程设计参考.     

曲线连续结合梁桥的剪力键受力分析

该文针对大跨曲线结合梁弯扭耦合现象,首先建立全板壳单元模型,考虑混凝土板与钢梁之间水平滑移效应。然后分析和研究剪力连接件在各种荷载作用下剪力的分布规律,明确其受力特点。计算表明,对于单箱双室的主梁结构,中腹板剪力键承受的纵向水平力稍大于边腹板,横向水平力则主要由边腹板剪力键承担。最后分析了剪力键不同连接刚度对结构的影响。结果表明,连接刚度的改变,钢梁上翼缘的应力变化最大,其次是混凝土板应力,钢梁下翼缘的应力基本无影响。     

预应力高强混凝土梁极限承载力分析

针对高强混凝土材料力学行为的特殊性，考虑材料非线性的影响，通过将普通钢筋均匀“涂抹”于混凝土中，建立综合本构关系矩阵，将由此形成的普通钢筋与混凝土匀质材料整体离散为实体单元，并将预应力钢筋离散为独立的一维单元，用有限元法对预应力高强混凝土T型梁进行了极限承载力分析研究，给出了梁受力全过程矿．厂曲线，分析了其受力变形和破坏特点。为方便结构工程师参考，还对影响预应力高强混凝土梁极限承载力的主要结构参数（配筋率、高跨比等）进行了分析计算，推荐了这些参数的合理取值范围。     

槽型宽翼梁剪滞效应分析的有限段法

针对槽型宽翼梁剪滞效应分析已有方法通常忽略横向剪切变形的影响、计算工作量大、不便于工程应用的局限性,提出一种能准确分析变截面槽型宽翼梁剪滞、剪切双重效应的有限段法。基于最小势能原理,建立了槽型宽翼梁考虑剪滞效应和剪切变形双重影响的平衡控制微分方程及自然边界条件。在由方程得出均布荷载作用下的内力和位移初参数解的基础上,导出了槽型宽翼梁的有限段单元刚度矩阵和等效节点荷载列阵。应用有限段法,结合有机玻璃模型梁试验,分析了槽型宽翼梁竖向位移和应力的横向分布规律。数值算例表明,有限段法计算结果与有机玻璃模型试验实测结果以及ANSYS解符合良好;槽型宽翼梁的剪力滞效应明显;在槽型宽翼梁桥的设计与施工控制中,必须充分考虑剪力滞效应和剪切变形对结构应力和位移的影响。