基于剪切变形规律的箱梁剪力滞效应研究

本文从薄壁箱梁的剪力滞效应是由于翼板剪切变形所致这一本质出发,通过分析箱梁在竖向弯曲时翼板的剪力流分布规律,提出利用翼板剪切变形规律来定义其剪滞翘曲函数的方法。针对常见的单室箱梁,定义出截面仅有一个未知翼板剪切变形最大差,各翼板符合剪切变形规律的翘曲位移函数。建立基于变分法的箱梁剪力滞控制微分方程。通过对典型结构的剪力滞效应分析,表明本文分析结果与模型试验值、基于板壳元的数值解以及截面具有3个未知剪切变形最大差的变分解吻合良好。证明本文提出的基于翼板剪切变形规律的剪力滞翘曲位移函数不仅原理明确,而且具有未知变量少,分析精度高的特点。本文剪力滞翘曲位移函数的定义方法适用于各种薄壁截面,可为复杂截面剪力滞翘曲位移函数的定义提供参考。     

预应力黏钢加固混凝土梁的预应力损失分析

预应力黏钢加固法是将具有初张力的钢板固定于混凝土梁的受拉侧,以期达到一般预应力混凝土结构的效果,以改善结构裂缝受力状态,增加结构在使用过程中的刚度和耐久性.在预应力黏钢加固法的试验研究基础上,分析了预应力黏钢加固法的预应力损失种类及其产生的原因,提出了各类预应力损失的计算方法,结合试验对比表明,该方法可行,且为预应力黏钢加固设计和效果评估提供了参考.     

拉索对斜拉桥体系面内弯曲频率的影响分析

在推导斜拉桥体系面内弯曲频率的基础上,引入斜拉桥体系拉索影响系数,反映斜拉桥体系的拉索对面内弯曲频率的影响,通过斜拉索影响度的概念定量分析拉索对斜拉桥体系弯曲频率影响的相对量值。通过对四座斜拉桥体系的对比分析,证明用斜拉索影响系数及斜拉索影响度的概念可以更直观反映矮塔斜拉桥与常规斜拉桥动力性能的差异。这个结论对认识矮塔斜拉桥与常规斜拉桥二者的受力特性有一定的参考意义。     

波形钢腹板PC组合箱梁桥的挠度计算与分析

为研究箱梁剪力滞效应和钢腹板剪切变形对波形钢腹板PC箱梁桥挠度的影响,基于能量变分法对该桥型的挠度计算进行了分析.首先,从箱梁翼板的面内剪切变形和弯曲剪力流的分布规律出发,在理论上推得可同时考虑箱梁剪力滞效应和钢腹板剪切变形的纵向位移函数;其次,以所得的纵向位移函数为基础,运用能量法推导出该桥型的挠度计算公式,并用模型试验及有限元法对公式的正确性进行了验证;最后,分析在箱梁宽跨比和钢腹板高度变化时,在不同荷载类型作用下,箱梁剪力滞效应和腹板剪切变形分别对波形钢腹板PC简支和连续箱梁桥挠度的影响.研究结果表明:当宽跨比为0.108~0.650时,在集中荷载作用下,剪力滞效应和钢腹板剪切变形对波形钢腹板PC连续箱梁桥的挠度影响较大,不可忽略;当宽跨比为0.108~0.650时,在均布荷载作用下,波形钢腹板PC简支和连续箱梁桥仅需考虑波形钢腹板剪切变形对其挠度的影响,只有在特定的宽跨比和特定的波形钢腹板截面高度下,才需要考虑剪力滞效应对其挠度的影响.      

一种新的正交异性壳体单元有限元列式及其应用

针对土木工程普遍采用的正交异性壳体结构,按照刚度等效的原则,推导出一种新的材料正交异性壳体单元有限元列式。编制了有限元计算机程序,通过输入结构参数可将正交异性壳单元换算为均匀厚度的壳单元。以某大宽跨比正交异性钢箱梁桥为例,通过精细有限元模型、大比例模型试验以及算法的对比分析,结果表明该算法可满足工程初步设计要求,从而节省了结构工程师大量的有限元建模、后处理的工作量。该方法可纳入通用位移法有限元程序,简化结构设计过程。     

混凝土箱梁的剪滞效应分析

首先针对一集中力作用的简支梁结构,探讨了有限元分析中不同荷载施加方式对计算结果的影响,通过和试验值的比较,得出集中力施加于箱梁中性轴部位的理论分析结果与试验值最为接近.针对混凝土箱梁常见的翼板变厚度、腹板与翼板连接部位加腋等结构特点,通过有限元理论分析方法,研究了翼板厚度变化对剪滞效应的影响因素和规律,得出悬臂根部的翼...     

箱梁剪力滞效应的梁格改进方法及精度分析

通过改变网格划分方式,对传统的梁格法进行改进,计算了单室以及双室简支箱梁的剪力滞效应.为获得改进梁格法的计算精度,分别与试验值以及基于板、实体单元的数值模型解进行对比,并给出了虚拟横梁刚度的建议取值.结果表明:改进的梁格法具备良好的剪力滞效应分析精度,梁格计算值总体偏大.其中,集中荷载作用下与试验值最大相差8.9%,与板单元值的最大误差为11.0%;集中荷载以及均布荷载作用下,双室箱梁的梁格值与实体值的最大误差分别为10.4%、6.8%.     

UHPC组合桥面铺装层对铁路钢桥面板影响分析

为了解铁路钢桥采用超高性能混凝土(UHPC)组合桥面铺装时钢桥面板的力学特性及UHPC层厚度对其结构性能的影响,以银西高铁银川机场黄河特大桥正交异性钢桥面系及铺装结构为背景进行研究。采用ANSYS软件建立包括钢轨、轨枕、道砟层、铺装层以及正交异性钢桥面板的主梁及铺装结构有限元模型,对比在高速铁路列车荷载作用下采用普通C40聚丙烯纤维网混凝土铺装层(原铺装设计)和UHPC组合桥面铺装层时的钢桥面板结构受力,并分析UHPC层厚度对易损细节受力的影响。结果表明：采用UHPC组合桥面铺装层可显著降低钢桥面板典型细节的应力极值;随着UHPC层厚度的增加,其上表面最大拉应力、钢桥面板各细节应力峰值均降低;UHPC层厚度变化对其上表面纵向拉应力的影响大于对横向拉应力的影响。     

风沙冲蚀下钢结构涂层的界面应力与破坏准则

为表征和评价风沙冲蚀作用下钢结构涂层界面结合强度，以西北地区风沙流特征为背景，利用接触力学和界面力学理论建立了在风沙冲蚀作用下钢结构涂层的界面应力表达式.结合断裂力学理论和有限元分析方法，确定了钢结构涂层的界面起裂位置.在起裂位置处建立了考虑压应力影响的界面应力破坏准则.研究结果表明：当冲蚀角度为30°和60°时，最大界面剪应力分别位于冲蚀点前侧200 mm和180 mm处，最大界面压应力分别位于冲蚀点前侧100 mm和50 mm处，涂层界面的起裂位置为最大界面剪应力处.风沙冲蚀作用下涂层的界面应力破坏准则与莫尔-库伦强度准则相似，斜率的大小取决于沙粒的冲蚀角度，且当冲蚀角度为30°和60°时，斜率大小分别为-0.599和-0.467.     

高速铁路下承式连续刚构-拱组合桥的冲击系数研究

以某高速铁路下承式3跨连续刚构-拱组合桥为依托，基于有限元理论和多体动力学理论建立车-桥耦合动力分析模型，进行20组轨道不平顺、75个速度共1 500种工况的下承式连续刚构-拱组合桥边跨梁、中跨梁、拱肋和吊杆主要构件冲击系数的变化规律及分布特征研究，并对得到的冲击系数进行曲线拟合。结果表明：连续刚构-拱组合桥主要构件在不同位置处冲击系数存在差异，边跨梁的冲击系数大于中跨梁；列车出桥侧边跨梁跨中冲击系数最大，其值为1.131，中跨梁跨中最小，其值为1.020；桥梁中跨1/4位置处的梁、拱肋和吊杆的冲击系数相对较大，且从大到小依次为吊杆、拱肋、梁。相比现行铁路桥梁设计规范中全桥取同一个冲击系数，本文得到的冲击系数拟合式能准确计算桥梁不同构件的冲击系数，可用于桥梁主要构件的设计。