公路桥梁箱梁悬臂施工中的预应力作用及剪力滞效应研究

针对于公路桥梁箱梁悬臂的施工过程中,利用ANSYS有限元软件,就预应力作用对箱梁悬臂剪力滞效应的影响进行了研究。结果表明,预应力施加之后顶板的剪力还有滞系数的数值大概在1左右,同时还将剪力的滞效应减小了,在距离固端近的A截面,剪力滞效应有更大的减小。截面的剪力滞系数之所以减少,是因为施加了预应力,再进行了施加之后滞效应明显的减少了。同时翼缘板的刚度会由于横向预应力的施加而增大刚度,使得在界面上顶板的受力是比较均匀的,相对来说结构也是比较安全的。在整个悬臂的施工过程当中,为了能够使得受力不均的现象得到减少要使得横向的预应力不断的张拉,悬臂施工安全性更高。通过竖向预应力的作用,使腹板的刚度得到增加,而对顶板剪力滞变化影响较小。     

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。     

单箱多室波形钢腹板箱梁剪力滞研究

为客观准确地对单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应进行评价,结合单箱多室混凝土箱梁的计算特点,定义了波形钢腹板箱梁的剪滞翘曲位移函数,通过能量变分法建立了单箱双室和单箱三室波形钢腹板箱梁考虑剪力滞效应的基本微分方程。分别采用有限元方法和解析方法分析计算了范例的剪力滞效应,研究了跨中集中荷载和满跨均布载荷作用下截面的剪力滞分布规律,探讨了跨宽比对剪力滞效应的影响。研究表明,该解析解与有限元数值解吻合较好,但在箱梁顶底板与波形钢腹板接合处、外伸悬臂板边缘处有一些差异,需要进行修正。研究给出了相关的剪力滞系数,可以为波形钢腹板箱梁设计时的剪力滞系数取值提供参考。     

预应力作用下箱梁桥的剪力滞效应研究

为了计算箱梁在预应力作用下的剪力滞效应,基于能量变分原理,结合预应力等效荷载法,建立了箱梁在直线、折线和曲线预应力布束方式下的剪力滞效应解析解.针对算例简支箱梁,研究了3种布束方式综合作用下箱梁的剪力滞效应,并和有限元板壳数值解进行了对比分析.以连续箱梁为例,研究了任意布束下梁体剪力滞效应的分布规律.结果表明:所提出的理论解析方法可以有效计算简支梁在预应力作用下的剪力滞效应;连续箱梁在预应力筋偏心锚固的梁端、折线布束的折角处和中支点等部位均会产生较大的剪力滞效应,由剪力滞效应产生的附加弯矩进一步增大了梁体的偏心距.     

基于实体单元的大悬臂宽箱梁空间效应分析

随着城市交通的发展,预应力砼箱梁宽跨比越来越大,常规平面杆系单元的计算结果难以体现大悬臂宽箱梁的空间效应。文中依托四跨连续梁实体工程,采用MIDAS FEA建立三维实体模型,从恒载、对称活载和偏载工况分析大悬臂宽箱梁的空间效应,重点对箱梁剪力滞及偏载系数进行分析。结果表明,箱梁顶板剪力滞系数最大为2.3,箱梁应力偏载系数为1.3～2.7。     

变截面预应力混凝土连续箱梁桥0~#块空间应力分析

针对预应力对薄壁箱梁结构0#块剪滞效应影响研究不足的现状,以某变截面预应力混凝土连续箱梁桥为背景工程,基于Midas Civil建立全桥整体模型,并用ANSYS建立该桥0#块实体模型。分析0#块在不同工况下的空间应力状况,揭示0#块的受力特性和应力分布规律,同时分析最大双悬臂状态下预应力对箱梁0#块剪力滞效应的影响,得出预应力对剪力滞效应有抑制作用等结论。     

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。     

混凝土悬臂浇筑拱桥施工期箱型拱圈剪力滞效应分析

悬臂浇筑混凝土拱桥施工期主拱圈应力的计算与控制是确保结构施工安全的重要前提,而对于箱型主拱圈应力的分析则必须正确考虑剪力滞效应的影响。在特定情况下采用超长扣锚索并配合短索预应力施工时,拱圈截面应力随张拉工序变化较为复杂,传统的单梁整体模型和块体单元局部模型均难以准确描述该类过程。为评估剪力滞效应对该类结构施工期拱圈应力的影响,本文以贵州省沿河县沙坨特大桥为背景,建立了以梁系单元为基础的空间网格模型,并针对该桥悬臂浇筑施工阶段单箱双室箱梁的剪力滞效应进行了分析,结果表明:悬臂浇筑状态下节段尾端截面较节段跨中截面的剪力滞效应明显;预应力束可以降低顶底板剪力滞效应。     

分段施工单箱双室悬臂箱梁的剪力滞效应

为研究悬臂施工单箱双室悬臂箱梁的剪力滞效应特点,建立分段施工的悬臂箱梁有限元模型,对自重荷载作用下的顶、底板正应力进行分析。结果表明:分段施工对悬臂端部附近2个梁段影响最明显,剪力滞系数最大值应提高10%,对远离悬臂端部梁段的影响可忽略;中横隔板的设置对单箱双室悬臂箱梁横的2个梁段的正应力分布有一定影响,剪力滞系数最大值可提高5%,对远离横隔板梁段的剪力滞效应基本无影响。     

纵向预应力对连续刚构桥箱梁剪力滞效应的影响分析

为了分析预应力对连续刚构桥箱梁的受力影响,采用有限元方法,建立杆系模型和实体模型,引入箱梁剪力滞系数λ,分析了预应力对箱梁剪力滞效应的影响。结果表明,预应力会放大箱梁剪力滞效应的作用,它的空间布置形式对结构计算结果具有显著影响,简单的箱梁桥杆系模型难以反映结构的真实受力情况,建议在设计过程中采用合理的计算模型,得到符合工程实际的计算结果。     

单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁剪力滞效应研究

由于单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁截面剪力滞效应与混凝土箱梁截面剪力滞效应相比有很大差异,并且波形钢腹板几乎承担了全部剪力,波形钢腹板的剪切模量也需要进行修正。为研究单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应,从波形钢腹板PC组合箱梁的受力特点出发,以满足剪力滞翘曲应力的轴向平衡条件,采用二次、三次抛物线定义了单箱双室、单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁的纵向位移差函数,利用势能驻值原理的能量变分法建立了波形钢腹板PC组合箱梁考虑剪力滞、剪切变形效应的控制微分方程组,并推导出简支梁、悬臂梁、连续梁在集中荷载、均布荷载作用下的解析解。通过解析法和有限元法分别计算了简支梁和悬臂梁的剪力滞效应,并研究了集中荷载和满跨均布荷载作用下的单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞分布规律,结果表明:采用二次抛物线剪力滞翘曲位移函数推导的剪力滞系数更为合理;单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁在跨中集中荷载下,波形钢腹板与混凝土顶、底板交界处的剪力滞效应较为突出;随着波形钢腹板PC箱梁室数的增加,剪力滞系数明显减少,且解析解与有限元数值解一致,表明了解析解的正确性,并通过分析给出了相应的剪力滞系数,可以为单箱多室波形钢腹板箱梁的设计计算提供参考依据。     

基于有限梁段法的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析

为简化并准确分析波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应,基于波形钢腹板组合箱梁能量变分法微分方程,考虑波形钢腹板剪切变形及体外预应力作用,采用有限梁段法推导得到梁段单元的系数矩阵和广义外荷载向量计算公式,求解波形钢腹板组合箱梁任意点的弯曲应力。以某等截面波形钢腹板组合简支试验梁为算例,将跨中截面正应力有限梁段法计算值与试验值、变分法及有限元法计算值进行对比,该方法跨中正应力分布与其它方法结果均吻合较好,顶板有限梁段法正应力峰值与有限元计算值相差仅1.6%,验证了该方法准确度较高。采用该方法分析伊朗德黑兰BR-06L/R特大桥波形钢腹板组合连续箱梁桥在悬臂施工及成桥阶段的剪力滞效应,结果表明：悬臂施工阶段,随着悬臂长度增加固定端剪力滞效应逐渐减弱;成桥阶段,中支点和集中荷载加载点处剪力滞效应非常显著,均布荷载作用下边跨正弯矩区剪力滞系数较大,中支点处的峰值为1.13。     

预应力对斜拉桥箱梁剪力滞效应的影响

为了研究预应力对预应力混凝土斜拉桥箱粱剪力滞效应的影响,应用软件ANSYS建立了株洲建宁大桥斜拉桥成桥状态关于纵向和横向预应力设置与否的多个有限元模型。通过计算结果的分析和比较,论证了纵向和横向预应力对斜拉桥箱粱剪力滞效应的影响,指出在研究其顶板剪力滞效应时不能忽略纵向和横向预应力的影响,纵向预应力的合理设置可以在一定程度上削弱剪力滞效应引起的应力不均匀分布程度,纵向和横向预应力考虑与否对箱梁底板剪力滞效应影响有限。     

变截面CSW-UHPC组合梁负弯矩区弯曲性能试验研究

为改善常规混凝土波形钢腹板(CSW)组合梁受拉区的受力性能，进一步减小结构重量并推动超高性能混凝土(UHPC)在桥梁工程中的应用，提出一种新型变截面预应力CSW-UHPC组合箱梁结构，为研究其基本受力特征，特别是其抗弯与抗裂性能，设计并完成了一片预应力变截面CSW-UHPC组合悬臂箱梁的负弯矩静力模型试验，测试得到试验梁的荷载-应变响应、裂缝开展模式、挠度及破坏荷载等试验结果。依据试验结果对结构的剪力滞效应和钢腹板承剪比进行了研究；并深入研究了CSW-UHPC组合箱梁的抗裂性能和抗弯承载力计算方法；同时，完成了试验梁的非线性有限元分析。结果表明：这种变截面CSW-UHPC组合箱梁表现出良好的受力、变形和抗裂性能；试验梁的悬臂根部截面产生了负剪力滞效应，剪力滞效应越靠近加载点越明显；悬臂端部到根部截面，试验梁腹板承剪比从80.33%逐渐减小至2.15%;试验梁的极限抗弯承载能力和抗裂弯矩的理论值与试验值较为吻合，建议在计算承载力时，k值取为0.1～0.2。研究成果可为变截面预应力CSW-UHPC组合箱梁结构的设计与应用提供参考。     

超宽预应力混凝土箱梁的空间效应研究

超宽箱梁存在明显的空间效应,主要变现为各条腹板受力的不均衡和明显的剪力滞效应。为了研究空间效应对箱梁纵向受力的影响,以一联变幅超宽预应力混凝土连续箱梁为例,采用空间实体有限元模型进行了计算,分析了箱梁各条腹板的受力差异性和箱梁截面的剪力滞效应,得出了一些有益的结论,有关经验可供相关专业人员参考。     

高墩大跨弯桥剪力滞特性分析

以3跨变截面箱梁弯连续刚构桥为研究对象,分别采用平面有限元和空间有限元方法计算了自重作用下控制截面的剪力滞系数,并对剪力滞效应进行了分析,主要对弯曲半径、宽跨比、梁高比、墩高、施工阶段等因素对变截面箱梁剪力滞效应的影响进行了分析了.结果表明,自重荷载作用下,弯桥半径对剪力滞系数影响较大,沿纵桥向变化非常明显,但任一截面中心点的变化不大;边跨支座断面的截面应力分布最不均匀;跨径不变,随着曲率半径的减小,剪力滞系数越大,应力的不均匀分布也加剧变化;梁高比越大,剪力滞系数越大;墩越矮剪力滞系数越小,高墩时,墩高的变化不会影响剪力滞系数的分布.在悬臂施工阶段中,悬臂端截面的应力剪滞系数随着施工悬臂长度的增加而减小.     

瓯江大桥引桥混凝土箱梁剪力滞效应分析

以瓯江大桥引桥预应力混凝土连续箱梁为背景,采用数值计算方法,通过分析自重、预应力、汽车及其组合作用下的剪力滞效应问题,同时与现行规范中翼缘有效宽度法的计算结果进行比较,来研究该种桥型箱梁剪力滞系数的分布规律,并指导该桥设计.结果表明,箱梁断面在单项荷载作用下的剪切变形从梁肋向两侧逐渐减小,且轴向力作用能减弱剪力滞效应;采用翼缘有效宽度法计算结果能反映箱梁的总体受力情况,满足工程的精度要求,但局部位置需作适当加强.     

超宽单箱单室箱梁剪力滞效应分析

涪陵乌江二桥箱梁宽25.5 m,主梁采用大悬臂单箱单室截面。采用比拟杆法和有限元法求解其箱形截面主梁的剪力滞效应,得到其在恒载、活载工况下桥塔根部和拉索部位箱梁的剪力滞效应线弹性分析结果,为超宽单箱单室箱梁剪力滞效应分析提供参考。     

PPC箱梁节段模型剪滞效应的试验研究

对部分预应力混凝土（ＰＰＣ）连续梁０号块节段模型进行试验研究，确定实际桥梁对应的截面的使用性能和极限承载力。对试验结果的分析表明，随着载荷水平的增加，截面的剪力滞效应逐渐明显。用常规的箱梁剪力滞效应对试验结果进行的计算分析结果表明，通常采用解析求解箱梁剪力滞的分析方法有待于进一步的改进，对于大跨、新型桥梁结构的分析评价应包含其剪力滞效应。     

预应力混凝土连续刚构桥剪力滞效应分析

针对连续刚构桥悬臂施工过程中的实测数据出现的剪力滞现象,为了解决施工监控常用的空间杆系单元模型不能有效地反映并且计算实际施工过程中箱梁截面上的剪力滞效应的问题,对连续刚构桥悬臂施工阶段的荷载工况进行简化,给出各简化荷载工况对应的简化计算模型,推导各简化计算模型的剪力滞系数的计算公式,并通过计算公式计算施工过程中的箱梁截面应力与实测值对比。对比结果显示,通过简化计算模型计算得到的箱梁截面应力值相较实际值误差较小,在实际工程中具有一定的应用价值。