断裂过程区内聚力分布对简支梁刚度和自振特性的影响研究

对于含切口和断裂过程区简支梁受均布荷载作用的问题,选择弯矩作用下对称边裂纹的无限大板、均布荷载作用下的简支梁、切应力作用下的半无限大板、拉应力作用下的无限大板4种基本问题的应力函数叠加求解。基于"Duan and Nakagawa's Model",通过数学解析法和选点法得到了含断裂过程区简支梁的全场解析解。分析对比了无裂缝简支梁和断裂过程区内聚力呈水压力型、恒定型分布或权函数为一次型时简支梁的拉应变软化曲线和自振特性,发现内聚力呈水压力型分布与一次权函数下拉应变软化曲线有相似的变化趋势;无裂缝简支梁自振频率最高,内聚力恒定型次之,水压力型和一次权函数型时最低。     

预应力对混凝土简支梁振动频率影响的试验研究

用后张法对混凝土简支模型梁施加纵向预应力，测试它们在不同预应力值作用下的自振频率和挠度。发现预应力的作用将改变混凝土简支梁的振动频率，其中基频变化规律明显，二阶、三阶频率变化规律复杂。预应力对三种截面形式简支梁基频的影响均随预应力作用的增大而增大，但增大规律不尽相同。研究表明，实测简支梁基频的方法可推算出简支梁的永存预应力，这一思路可应用于预应力混凝土结构的安全评估。     

异形板桥力学特性的模拟分析

以北京市某立交钢筋混凝土异形板桥为研究对象进行模拟分析,有限元分析模型考虑普通钢筋影响和材料的本构关系及破坏准则,裂缝模拟采用分布式裂缝模型,分析了异形板桥在各种荷载作用下的裂缝分布、钢筋和混凝土应力、位移、自振特性,通过检测结果与模拟计算结果对比分析,验证模拟分析的正确性.计算结果表明,基础沉降对于异形板影响较大,中墩横梁处、板边缘和支座附近为结构的危险区域.     

秦沈客运专线预制后张法预应力混凝土简支梁静载试验方法及评定标准

秦沈客运专线采用的后张法预应力混凝土简支梁静载试验方法及评定标准 ,对确保桥梁质量、正确评价桥梁的抗裂性能起到重要的作用 ,但其中有关梁体受力裂缝判定方面的规定 ,在执行过程中易产生误判 ,静载试验结果评定也不够全面。为此 ,就梁体原始裂缝与受力裂缝的判断问题提出自己的观点 ,用一种新方法来评定静载试验结果。     

钢筋混凝土简支梁不同工况下自振频率和阻尼比试验研究

为了探索钢筋混凝土简支梁在不同工况下自振频率和模态阻尼比的变化规律,预制了长4.0 m、跨度3.8 m、横截面0.2 m×0.3 m的4片等截面钢筋混凝土简支梁,分别配有3根直径为12,16,20和25mm的钢筋,完成养护之后进行室内试验.根据不同梁的承载能力情况,加载分为5～10级,各级静载在梁顶(3/4)L处持续0.5 h后卸载,进行模态试验.在梁顶(5/8)L处用12磅锤击打,在梁底均匀分布7个加速度传感器测试加速度响应,采样频率为2 000 Hz.用DASP2003软件分析测试数据,得到各阶自振频率及其相应的模态阻尼比.结果表明钢筋混凝土简支梁的自振频率随着荷载的增加而减小,规律非常明显,但模态阻尼比则没有规律性的变化.     

预应力混凝土箱梁的端块应力分析

秦沈客运专线大量采用32 m预应力混凝土箱梁,其端部的锚下应力分布复杂。利用有限元软件建立箱梁的三维实体模型,并详细分析计算结果,得出以下结论:端块长度约为1个梁高,与预应力传递长度基本相同;端块不仅分布有纵向应力还有横向拉应力,甚至超过了混凝土抗拉极限强度。因此建议在设计过程中,应将端块应力控制在混凝土抗拉极限范围内,对局部高应力区应配置足够的非预应力筋以限制裂缝开展。     

双面组合连续梁裂缝扩展机理与裂缝宽度研究

钢-混凝土双面组合梁是一种新型组合结构。对3根钢-混凝土双面组合2跨连续梁模型进行加载试验和有限元数值模拟研究,测得上翼缘混凝土板裂缝扩展状况,发现其主要表现为负弯矩区上混凝土板弯曲裂缝;对裂缝扩展规律与机理进行分析探讨,得到裂缝宽度随荷载增加的变化曲线;建立模型梁平面问题的ANSYS分析模型,考虑钢梁与混凝土板、受拉混凝土与钢筋间的界面滑移以及混凝土受拉产生局部损伤直至退出工作的过程,通过测量节点位移的变化得到裂缝宽度,与试验实测结果吻合良好;通过数值计算获得最大裂缝宽度与下混凝土板厚的关系。     

FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算方法

基于FRP筋混凝土梁裂缝宽度计算公式研究了FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算方法,探讨了板与梁结构特征差异对裂缝宽度计算的影响机理。引入平均裂缝间距、截面内力臂系数、FRP筋应变不均匀系数等参数的修正方法,建议取消对有效配筋率下限值的规定。利用该方法对FRP筋混凝土板在不同的有效配筋率和受拉区FRP筋应力影响下的裂缝宽度进行了计算。结果表明:有效配筋率0.01,公式修正前后计算得到的裂缝宽度相对误差均10%。修正后的公式更能合理反映FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算结果;公式中受拉区FRP筋应力修正前后得到的裂缝宽度相对误差均3%,其修正结果对构件裂缝宽度变化影响较小。     

对用名义拉应力控制预应力混凝土受弯构件裂缝宽度方法的2点改进

在名义拉应力裂缝宽度控制方法中,分别引入预应力度λ的影响和预应力筋第2工作阶段对裂缝宽度控制的有利影响,分别推导了考虑预应力度影响的预应力筋用量计算公式和考虑预应力筋第2阶段有利影响的预应力筋用量计算公式。对某工程实例进行计算分析,结果表明,使用名义拉应力控制裂缝方法计算预应力筋用量时考虑预应力度λ的影响,可以使预应力混凝土结构的设计更加经济、合理。对简支梁的试算分析结果表明,用2种名义拉应力控制裂缝方法算得的预应力筋用量均比用规范方法计算所得的大,而考虑Ap第2阶段贡献后,计算结果与用规范方法计算所得结果接近。     

铁路客站大跨叠层桁架结构受力分析

跨度52m的钢结构大跨叠层桁架是西安火车站站改工程重要组成部分。通过建立大跨叠层桁架的整体有限元模型,对整体结构进行全面的静力分析和自振特性分析。静力分析着重研究结构整体变形和应力比,分析不同荷载工况作用下结构变形特征;自振特性分析在研究叠层桁架自振特性的基础上,分析改变桁架腹杆形式对结构自振特性的影响。计算结果表明:构件的变形及应力比均满足《钢结构设计规范》(GB50017—2003)的规定,结构整体位移分布一般呈现正对称特征,大跨叠层桁架的最大位移区域位于跨中位置;大跨叠层桁架具有较低的自振频率,腹杆形式的改变对其自振频率的影响不大。     

120 km/h货车对32m简支梁动力作用的试验研究及数值分析

据已有的试验结果,浅述了120 km/h新型货车作用下,预应力混凝土32 m简支梁（图号：专桥2051）的主要动力性能参数,分析了该标准梁型对新型货车的适应性。同时采用有限元软件ANSYS,分析了梁体的自振频率和货车作用下的跨中挠度。实测结果与数值计算结果比较吻合。     

400 k m/h高速铁路常用跨度混凝土简支梁竖向基频研究

简支梁自振频率的合理取值对保证列车的运营安全及舒适性尤为重要.本文比较了车桥耦合作用与移动荷载列车作用下简支梁的动力响应;基于移动荷载列模型,计算得出不同列车作用下32 m与40 m简支梁的动力系数与梁体竖向加速度;以桥梁的实际运营活载效应小于设计活载效应为准则,提出了400 km/h高速铁路常用跨度混凝土简支梁的竖向...     

混凝土桥梁裂缝特性及其对结构固有振动的影响分析

详细介绍混凝土桥梁结构开裂理论、裂缝种类及其具体成因,研究混凝土桥梁裂缝损伤对结构动力特性的影响.采用单元刚度退降模拟结构裂缝,以简支梁、连续粱和拱分别模拟单一单元不同位置、不同程度损伤及不同结构长度损伤的情况,系统分析裂缝损伤对固有振动特性的影响.结果表明,不同位置处损伤对频率摄动的关系曲线与对应振型相似,但在固端约束及支承处的损伤对频率影响显著.损伤引起的频率摄动量的变化率随损伤程度的增大而缓慢增大.频率摄动量随损伤长度的增大而增大,当损伤长度增加的部分处于对应振型的峰值附近时,则频率摄动量的增大速率相对较大,反之则较小.单一单元损伤引起的振型变化很小,各类损伤前后的MAC值均在0.90以上.     

芜湖长江大桥常规检定评估试验

为判别芜湖长江大桥当前安全运营状况,2014年对芜湖长江大桥进行了第一次常规检定评估试验。试验对结构应力、挠度、支座位移、索力、横竖向振幅和自振频率等进行了测试。实测结果表明:主桁主要杆件应力、跨中挠度、支座位移等测试结果与2000年成桥试验测试结果基本一致,结构受力正常且处于弹性工作阶段。应力和挠度实测动力系数均较小,振动各项指标(横向振幅、横向自振频率、加速度)均满足《桥检规》相关要求。     

薄壁箱梁剪滞剪切效应自振特性分析

在推导考虑剪力滞、剪切变形双重效应的单元刚度矩阵与等效结点荷载矩阵的基础上[1],进一步推导出考虑双重效应的单元质量矩阵,从而形成完整的薄壁箱梁考虑双重效应的矩阵分析体系,可方便地纳入矩阵位移法程序系统,为常见的薄壁连续梁等复杂结构的剪力滞效应分析提供一种计算手段。利用自编程序ZLBOX对薄壁箱型简支梁和悬臂梁考虑剪力滞、剪切变形双重效应时的自振特性进行了分析,所得结果与ANSYS实体单元计算结果符合良好。计算结果表明,剪力滞、剪切变形双重效应使薄壁箱梁的自振频率降低,剪力滞效应占双重效应的85%以上,双重效应对高阶频率的影响比低阶频率的影响大。     

跨座式轨道梁横向自振频率的简化计算方法

基于瑞利法(能量法)基本原理推导出跨座式轨道交通单跨轨道梁横向自振频率的简化计算公式。通过简支梁和固端梁2种退化的极端情况对公式进行了验证。继而通过具体算例将公式计算结果与MIDAS有限元计算结果进行了对比,论证了计算公式满足工程设计的精度要求。所推导的公式可以准确、便捷地计算跨座式轨道交通轨道梁横向自振频率。     

高速铁路跨度40m与32m简支箱梁建造技术对比研究

为了对高速铁路跨度40 m和32 m简支箱梁建造技术进行对比分析,分别建立5跨40 m和32 m简支箱梁计算模型,从结构动力特性、车桥耦合动力响应两个方面,对两个计算模型进行对比研究,最后以一项工程实例为背景,从经济性角度对40 m和32 m简支箱梁方案进行对比。结果表明:对于5跨40 m和32 m简支梁计算模型,40 m简支梁模型的自振频率偏低,而梁体横向加速度和梁体位移比32 m简支梁模型偏大;墩高变化对两个计算模型的梁体横向加速度和横向位移的影响规律保持一致;对于25 m左右墩高的桥梁,采用40 m简支梁进行方案设计时,工程总造价比32 m简支梁方案偏低1.2%,并且下部工程造价明显低于32 m简支梁方案,墩高越高,这一优势越明显。     

填充长度对部分填充混凝土钢桁梁桥力学性能的影响分析

部分填充混凝土钢桁梁桥作为一种新型桥梁结构形式,在大跨度组合钢桁梁桥中得到了实际应用。以天津某部分填充混凝土钢桁梁桥为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS建立其有限元模型,定义填充长度与中跨跨度之比为混凝土填充系数,系统讨论了填充系数对钢桁梁桥位移、应力和动力特性等力学性能的影响。结果表明,部分填充混凝土能减小钢桁梁桥的竖向位移,减小钢桁梁桥下弦杆的应力,增加钢桁梁桥的刚度,提高其承载力;填充系数对桥梁位移、应力和动力特性的影响不尽相同,设计时应综合考虑选择填充长度。     

高速铁路大跨度混凝土简支箱梁动力特性分析

研究目的:我国高速铁路桥梁以跨度32 m预应力混凝土简支箱梁桥为主,对于下部基础费用占比大的桥梁区段,采用大跨度简支梁可以显著降低工程费用,高速铁路大跨度简支梁是一个重要的研究方向,其在列车作用下的动力特性是设计需要考虑的关键因素。本文利用移动荷载列计算方法,分析车桥共振条件,提出不同跨度混凝土简支梁的方案设计,分析列车作用下大跨度简支梁的动力特性,为确定高速铁路大跨度简支梁的合理跨度提供支撑。研究结论:(1)共振速度与简支梁自振频率和车长相关;车长d与跨度L的比值是简支梁桥车桥共振的关键影响因素;(2)大跨度简支梁设计中,静活载作用下的梁端转角限值决定了简支梁的最小梁高;(3)当跨度逐渐接近动车组车长的2倍时,简支梁的动力系数和跨中加速度也逐渐增加;有限元分析的车桥共振现象与公式分析的结论基本一致;(4)本研究成果可指导高速铁路大跨度简支梁的工程设计。     

拱肋内倾角对钢管混凝土提篮拱桥车桥动力响应的影响

为考虑拱肋内倾角对大跨度钢管混凝土拱桥的动力特性及车辆走形性的影响,以某主跨为240 m的钢管混凝土提篮拱桥为例,运用结构动力学以及有限元原理,分别建立了3种不同内倾角度(7.5°,8.5°,9.5°)下的桥梁动力分析模型和车辆模型,由动力学势能不变值原理"与形成矩阵的"对号入座"法则建立空间振动方程,并对3种情况下的车桥耦合空间响应进行了计算分析。研究结果表明:桥梁横向自振频率随拱肋内倾角的增加而明显增大;竖向自振振动频率随内倾角度的增大而减小;列车通过桥梁时,不同内倾角度下拱顶竖向位移和加速度的变化很小,而横向位移、横向加速度均随着内倾角度的增大而减小;车辆的动力响应对内倾角的变化不敏感。