单箱三室波形钢腹板悬臂梁抗扭性能分析

以某单箱三室波形钢腹板组合箱梁连续梁桥为例,采用空间实体仿真分析软件建立有限元模型,研究不同荷载工况下单箱三室波形钢腹板组合梁桥最大悬臂阶段各截面的扭转与畸变特性。研究结果表明:截面顶底板翘曲应力与弯曲应力的比值由锚固端向悬臂端逐渐增大,且同一截面底板翘曲应力稍大于顶板,边腹板附加剪应力明显大于中腹板。根据研究结果,提出以最大悬臂节段底板及边腹板为控制部位进行设计计算。     

新型波形钢腹板组合箱梁桥横隔板间距研究

为有效控制新型波形钢腹板钢底板混凝土顶板组合箱梁畸变和翘曲效应,利用有限元模型分析横隔板形式和数量对偏心荷载作用下新型组合梁截面畸变性能的影响,并基于参数研究腹板厚高比和截面厚宽比与横隔板间距的关系。结果表明:横隔板可有效增强新型波形钢腹板组合箱梁抗畸变性能,但对控制截面扭转变形作用较差;腹板厚高比和截面厚宽比对组合梁截面畸变效应影响较大,综合考虑腹板厚高比和截面厚宽比的影响,拟合出新型波形钢腹板组合箱梁桥横隔板合理间距经验公式,所提出的经验公式计算结果与有限元结果吻合较好,可为该类组合桥梁横隔板设计提供理论支撑。     

波形钢腹板组合曲线箱梁横隔板间距研究

波形钢腹板组合曲线箱梁腹板具有手风琴效应,纵向弹性模量很小,相比混凝土腹板箱梁,容易发生畸变变形,因此需要设置一定数量的横隔板减小截面畸变的影响。文章采用有限元Ansys模拟分析曲线箱梁高宽比、曲率半径对横隔板间距的影响,按截面翘曲正应力与弯曲正应力之比≤10%的原则,拟合出横隔板合理间距计算公式,对实际工程应用具有一定的参考价值。     

波形钢腹板PC组合箱梁剪力滞效应的变分解法

为分析波形钢腹板PC组合箱梁的剪滞剪切变形效应,提出选取广义位移φ(x)、w′(x)、u_1(x)、u_2(x)、u_3(x)作为5个独立的变量,采用反映底板、顶板和悬臂板不同宽度的剪滞变化幅度的多次抛物线作为纵向翘曲位移差函数,运用能量变分原理导出了基于多广义位移的基本微分方程及相应的边界条件,并得到相应的解析解.通过有限元法和模型试验验证了本文方法的正确性,得到的公式比以往剪力滞理论更具有一般性,为波形钢腹板PC组合箱梁剪力滞效应的分析提供有效手段和方法.     

闭口薄壁杆件的约束扭转剪应力分析

基于周边不变形理论,推导了闭口薄壁杆件的约束扭转剪应力计算公式,对有关文献中的另一种剪应力公式进行了分析与论证,发现这些文献中对闭口薄壁杆件约束扭转时的纯扭转剪应力和约束扭转剪应力的表达是不正确的,并进行了更正.最后通过一个发生约束扭转的悬臂箱梁算例,具体分析比较了按本文公式和有关文献中公式计算的约束扭转剪应力的差别.     

波形钢腹板箱梁剪力滞效应研究

为了研究波形钢腹板箱梁的剪力滞效应,建立了考虑波形钢腹板剪切变形的箱梁纵向位移翘曲函数,考虑顶底板的纵向、面内剪切变形能和钢腹板的剪切变形能;基于能量变分原理,推导了适用于波形钢腹板箱梁剪力滞分析的解析解;综合对比模型试验、有限元分析及变分解析解的计算结果。研究表明:推导的波形钢腹板剪力滞解析解计算结果与模型试验、有限元分析结果吻合;集中荷载加载工况下,剪力滞影响区域仅在加载位置左右两侧附近很小范围;加载位置越靠近支座位置,剪力滞效应越明显;宽高比对剪力滞无影响,剪力滞系数与宽跨比呈线性相关;翼缘板宽度增加后箱梁的剪力滞系数增大。     

薄壁箱形截面扭转中心及主扇性坐标研究*

基于薄壁箱梁约束扭转理论中有关几何特性的计算过程,导出了双室箱形截面扭转中心及主扇性坐标的实用计算公式,数值算例验证了所推导公式的正确性。结合数值算例,详细分析了双室箱形截面的悬臂板宽度及梁高变化对扭转中心及主扇性坐标的影响。对扭转中心位置的研究结果表明：扭转中心至顶板中面的距离随着梁高的增大而线性增大;当悬臂板宽度小于某一临界宽度时,随着悬臂板宽度的增大,扭转中心位置逐渐降低;当悬臂板宽度超过该临界宽度后,扭转中心位置随着悬臂板宽度的增大而逐渐升高;悬臂板的这一临界宽度随梁高的增大而减小。     

箱梁剪力滞效应的横向效应

采用MIDAS软件对箱梁结构进行了梁杆系和板单元的有限元分析比较,通过相同截面的连续梁和悬臂粱,分析了箱梁截面剪力滞效应的横向效应,并得出:箱梁在腹板与顶底板的连接处设置承托十分重要;在设计中考虑有效分布宽度后,仍要注意腹板处的应力峰值.     

考虑截面剪切变形时曲线箱梁的弯扭分析

为了分析剪切效应对曲线箱梁的影响,基于薄壁箱梁弯曲理论,用一个剪切翘曲参数来综合表达翼板和腹板的剪切变形,运用能量变分法导出考虑剪切效应及约束扭转时曲线箱梁弯扭挠曲控制微分方程组.通过分析边界条件,采用伽辽金数值法求解上述微分方程,从而得出曲线箱梁的弯扭挠曲应力表达式.数值算例结果表明,按本文公式计算出的曲线箱梁弯扭挠曲应力与实测值吻合良好,验证了本文方法的正确性;腹板的剪切变形对箱梁剪切翘曲应力影响较小,可忽略.通过分析曲线箱梁在竖向均布荷载下的整体正应力可知,剪切翘曲应力占比为15%~20%,而扭转翘曲应力相对较小,占比约为6%.     

波形钢腹板人行桥的有限元分析

波形钢腹板PC组合箱梁结构恰当地分别利用了混凝土的高抗压强度和钢材的高抗剪能力,提高了材料的使用效率,具有广阔的应用前景.本文对我国第一座波形钢腹板PC箱梁桥建立有限元模型,分析了顶、底板和钢腹板的应力应变.     

波形钢腹板箱梁顶板横向温度应力分析

为研究温度场作用下波形钢腹板组合桥梁的顶板横向应力,基于波形钢腹板箱梁桥的长期观测温度,建立波形钢腹板组合桥梁的温度梯度计算公式。建立波形钢腹板箱梁桥的空间精细化数值有限元模型,考虑波形钢腹板箱梁宽高比、顶板与腹板的横向抗弯刚度比及温度梯度中的最高温度参数,进行参数分析。研究结果表明:箱梁宽高比和横向抗弯刚度比与顶板横向正应力呈对数关系;温度梯度的最大温度与顶板横向正应力呈线性关系。考虑以上3个参数建立顶板横向正应力计算公式,基于最优化算法对拟合公式的参数标定,提出顶板横向正应力温度计算公式与拟合原始值的相关系数为0.997,该公式可对该类型桥梁的初步设计提供参考。     

波形钢腹板箱梁的临界屈曲应力分析

通过对波形钢腹板箱梁的临界屈曲应力进行有限元数值模拟,结合相应屈曲理论计算其临界屈曲应力,对比分析了计算得出的各种临界屈曲应力,同时将波形钢腹板的波高、直板段水平长度、水平折叠角、腹板高度与厚度的尺寸改变,分析对其箱梁临界屈曲应力特性的影响规律。分析表明:1波形钢腹板的波高的变化基本不会对箱梁的临界屈曲应力造成影响;2避免波形钢腹板结构的局部屈曲失稳,直板段水平长度不宜过长;3波形钢腹板的水平折叠角的增大可有效的提高整体屈曲的稳定性;4设置的腹板高度不宜过高,以防止整体屈曲失稳;5适当增加腹板的厚度有利于结构局部屈曲稳定性提高。     

波形钢腹板多室箱梁部分斜拉桥施工期剪力滞 效应分析

为研究波形钢腹板部分斜拉桥在悬臂施工阶段主梁的剪力滞规律,以某单箱四室斜腹板波形钢腹板部分斜拉桥为实例,采用Midas/FEA有限元软件建立精细有限单元计算模型,研究悬臂施工阶段主梁的剪力滞效应分布规律。计算结果表明:在主梁最大悬臂状态,悬臂根部截面主梁顶板的应力分布最不均匀,剪力滞系数最大,其剪力滞系数离开悬臂根部后迅速减小,然后经历增大减小再增大的过程;梁段顶板在自重、斜拉索、预应力荷载共同作用下截面剪力滞效应受预应力荷载效应控制,均多呈现正剪力滞效应;主梁施工过程中,截面剪力滞效应规律不变;在桥梁施工过程分析时以主梁最大悬臂状态下的箱梁顶底板剪力滞系数为参考。     

移动荷载下波形钢腹板曲线组合梁桥动力特性研究

综合考虑曲梁弯扭耦合、腹板剪切变形及箱梁的约束扭转,利用能量变分法和哈密顿原理对移动荷载作用下波形钢腹板曲线组合梁桥的竖向自振频率和动位移解析解进行了推导,将理论值与文献算例值及有限元值进行对比,验证了理论推导的正确性。在理论推导的基础上,探究了腹板剪切变形和箱梁约束扭转对曲梁自振及强迫振动的影响。结果表明箱梁的约束扭转对曲梁自振及强迫振动动力响应影响较小,腹板剪切变形影响较大,在计算中不应忽略。     

腹板倾角对波形钢腹板箱梁受力性能的影响

波形钢腹板箱梁是一种新型的钢-砼组合结构,结合其结构特点并以某拟建工程为依托,通过有限元软件对其在不同腹板倾角下的受力状况进行分析,比较各种工况下梁体的跨中挠度、底板砼应力及钢腹板剪应力等受力情况而得出结论,为实桥的设计和施工提供理论依据.     

腹板倾角对波形钢腹板箱梁受力性能的影响

波形钢腹板箱梁是一种新型的钢-砼组合结构,结合其结构特点并以某拟建工程为依托,通过有限元软件对其在不同腹板倾角下的受力状况进行分析,比较各种工况下梁体的跨中挠度、底板砼应力及钢腹板剪应力等受力情况而得出结论,为实桥的设计和施工提供理论依据.     

波形钢腹板箱梁桥设计方法探讨

波形钢腹板组合箱梁桥是一种新型的钢-砼组合结构.重点介绍了波形钢腹板箱梁的截面设计、腹板构造设计、预应力体系布置、顶底板连接键设计以及主梁的变形计算等,为以后的设计提供一种方法.     

波形钢腹板箱梁桥设计方法探讨

波形钢腹板组合箱梁桥是一种新型的钢-砼组合结构.重点介绍了波形钢腹板箱梁的截面设计、腹板构造设计、预应力体系布置、顶底板连接键设计以及主梁的变形计算等,为以后的设计提供一种方法.     

波形钢腹板组合箱梁自振特性与试验研究

为了精确计算波形钢腹板组合箱梁的振动频率,根据能量变分原理,推导了振动频率公式,得到了考虑剪切变形及剪力滞效应的各阶自振频率的解析解。对一试验波形钢腹板组合箱梁进行了动力测试,得到了实际自振频率,并与简单梁理论、本文理论公式与三维有限元模型的计算频率进行对比。结果表明:剪力滞效应及剪切变形对波形钢腹板组合箱梁的振动频率影响较大,考虑剪力滞及剪切变形影响后的波形钢腹板组合箱梁的振动频率有所降低,且降低程度随着计算频率阶次的增加而迅速增加,因而在波形钢腹板组合箱梁振动频率的计算中须计其影响。     

基于能量法的波形钢腹板箱梁挠度计算

文章基于能量变分原理,通过在纵向位移函数中引入翘曲变形函数以及剪切转角来分别考虑箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的影响,提出一种波形钢腹板箱梁挠度计算的解析方法;分别针对简支梁作用均布荷载和集中荷载两种工况,推导挠度计算公式,通过与有限元方法的比较验证该方法的准确性,并进行箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的挠度贡献分析。