汽车荷载对连续箱梁剪力滞效应的影响

采用有限元方法对两种不同类型的汽车荷载作用下箱梁剪力滞效应进行了分析。结果表明:在汽车荷载作用下箱梁的顶板和底板的剪力滞系数都是在荷载作用点处达到最大,在其他截面剪力滞系数较小;不同荷载作用下,箱梁剪力滞系数横向分布规律相似,荷载作用的大小对箱梁剪力滞效应的影响较为明显。     

大跨径多箱室波折钢腹板PC部分斜拉桥荷载试验分析

文中以主跨188m的多箱室波折钢腹板部分斜拉桥为研究对象,构建全桥空间力学模型,对本桥进行空间有限元理论分析并通过对本桥现场荷载试验实测数据,研究了大跨径多箱室波折钢腹板PC部分斜拉桥箱梁顶底板剪力滞效应、偏心作用的偏载系数及钢腹板剪力分配规律,结果表明多箱室波折钢腹板箱梁顶底板受力极不均匀,呈“负剪力滞效应”,且在偏心荷载作用下箱梁偏载系数大于设计偏载系数(1.15),类似桥梁的设计应引起关注,钢腹板剪应力分布相对均匀。     

箱梁剪力滞效应的试验研究

基于一座跨径为3×43 m的预应力混凝土大悬臂连续箱梁,制作了全桥光弹性模型,进行了光弹性试验。通过分析模型在对称荷载和偏心荷载作用下的应力分布表明:大悬臂箱梁剪力滞效应明显。因此在对翼板悬臂较大及宽跨比较大的桥梁进行设计时应充分考虑剪力滞效应的影响。     

弯曲宽箱梁剪力滞分析

该文介绍了曲线梁与直线桥区别和剪力滞效应,运用有限元软件对弯曲宽箱梁受力性能进行了分析,得出了其在自重作用下应力状态和支座处剪力滞效应规律。通过计算得出,在一定曲率半径范围内,弯曲宽箱梁在自重及偏心车道荷载作用下顺桥正剪力滞系数有较好的规律分布,最大值一般在4左右,以及外侧支座处剪力滞系数大于内侧。     

变截面悬臂箱梁剪力滞效应分析

首先利用变分法推导出变截面箱梁剪力滞效应微分方程并得出不同荷载作用下剪力滞系数的计算公式.采用Civil/Midas软件对某连续刚构箱梁进行了空间有限元计算,针对两种不同荷载作用形式分析了变截面箱梁剪力滞效应的规律.     

集中荷载作用下悬臂箱型梁剪力滞效应解析分析

考虑外荷载作用为竖向集中荷载,采用狄拉克函数处理由外荷载引起的势能,建立箱梁的总势能泛函,对总势能泛函求一阶变分可以得到箱梁挠度和附加挠度的域内控制微分方程及边界条件。求解附加挠度的二阶常系数非齐次线性微分方程可以得到集中荷载作用在梁任意位置时附加挠度的一般表达式。针对边界条件为左端固定右端自由的悬臂箱型梁,结合经典梁挠度,可以得到箱梁挠度和应力的表达式。在此基础上,推导了剪力滞系数的表达式。算例分析表明:基于附加挠度定义的应力计算方法与传统解析方法和试验方法吻合良好,但是附加挠度物理意义明确,边界条件容易处理,实际中容易量测;相对于传统基于应力定义的剪力滞系数在接近零弯矩截面时剪力滞系数就有趋于无穷大的趋势,基于挠度定义的剪力滞系数能够反映沿着远离固定端截面,剪力滞效应逐渐降低的趋势。     

基于截面内剪力流分布规律的剪力滞效应分析

引起剪力滞效应的本质是截面内的纵向剪切变形.基于截面纵向剪力流的大小,提出了剪切翘曲位移函数修正系数.以此为计算模型,运用最小势能原理,结合变分方法,推导了考虑剪力滞效应的附加弯矩、挠度以及剪力滞系数的一般表达通式,并求解了在均布荷载作用下,简支箱梁的挠度与剪力滞系数的计算方法.结果表明,挠度与剪力滞系数与剪切转动趋势成正比,而与纵向剪切变形值无关.考虑修正系数的方法比传统的方法具有更高的求解精度.     

预应力混凝土箱形弯梁桥剪力滞性能研究

借助ANSYS软件对预应力混凝土连续梁弯桥建立三维仿真分析模型,分析了圆心角、预应力、汽车偏载、腹板预应力筋布置形式对剪力滞系数沿纵、横向分布规律的影响。结果表明,预应力的作用可以显著降低各断面的最大剪力滞系数;当弯曲程度变大时,弯桥内圆弧侧剪力滞系数增加,外圆弧侧剪力滞系数减小;汽车偏心加载于外圆弧侧时,会显著增加弯扭耦合效应;改变弯桥腹板预应力筋的横向布置形式,使外侧腹板处预应力筋的纵向弯曲程度大于内侧,会使同一断面内的剪力滞系数在横桥向变得更加不均匀。     

钢-混组合箱梁多因素耦合下的剪力滞效应

基于能量变分法,同时考虑全截面轴力自平衡条件及界面滑移的影响,建立了钢-混凝土组合箱梁剪力滞分析的通用模型,并给出界面滑移及剪力滞效应等多因素耦合效应下的挠度、滑移、应力及剪力滞系数的解析解。通过对集中和均布两种典型荷载作用下的简支组合箱梁进行模型试验及解析分析,结果表明:滑移刚度仅较小时对梁端滑移及跨中挠度影响显著;集中荷载作用下剪力滞效应只对加载点附近的局部区域影响较大,均布荷载较集中荷载影响小且分布较均匀,其最大剪力滞后程度出现在支座附近;界面滑移及剪力滞效应之间存在明显的耦合关系。     

预应力混凝土箱梁剪力滞效应影响因素分析

为研究预应力混凝土箱梁的剪力滞效应变化规律,选定典型结构的预应力混凝土简支箱形梁,以Ansys有限元分析软件为工具,采用分离式模型,建立了预应力混凝土箱梁有限元模型,重点分析了预应力大小、宽跨比、跨高比、集中荷载大小及内承托长度变化等结构参数对箱梁剪力滞效应的影响。分析结果表明:集中荷载与均布荷载作用下箱梁剪力滞效应分布趋势基本相近,但集中荷载作用下剪力滞效应更加显著;宽跨比对箱梁顶板的剪力滞效应影响最大;随着跨高比的增大,顶板剪力滞系数减小,底板剪力滞系数缓慢增大;预应力在一定程度上可以减小顶板剪力滞效应,加大底板剪力滞效应;而集中荷载大小与箱梁空腔内承托长度的改变对箱梁剪力滞效应的影响不大,可以忽略不计。     

钢底板波形钢腹板组合箱梁桥剪滞效应分析

研究对象采用中川机场在建钢底板波形钢腹板组合箱梁桥,并将钢底板等效为混凝土底板,探讨了荷载作用对钢底板波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应的影响。分别对箱梁顶板、悬臂板和底板取纵向位移差函数,箱梁纵向位移差函数设为三次抛物线。运用能量变分法推导出了顶、底板剪力滞效应的体系总势能。利用最小势能原理得出了简支梁在弯曲荷载作用下的微分方程,进一步得出了集中荷载下简支箱梁位移及截面应力解。建立了实际桥梁精细化有限元模型,进行了加载试验验证。讨论了该桥跨中截面顶底板纵向正应力、剪力滞系数的变化规律。结果显示,跨中截面位移及其顶底板应力分布三者结果吻合良好。通过有限元分析和模型试验验证本文方法的正确性,为钢底板波形钢腹板剪力滞效应分析提供有效方法。     

鱼腹式连续钢箱梁纵向剪力滞规律分析

为了揭示鱼腹式钢箱梁剪力滞系数沿桥纵向分布规律,通过有限元分析软件MIDAS/Civil建立鱼腹式连续钢箱梁空间板壳模型,系统分析了鱼腹式连续钢箱梁在均布荷载、集中荷载和偏心荷载作用下的剪力滞系数纵向分布规律。结果表明:在均布荷载、集中荷载和偏心荷载作用下,鱼腹式钢箱梁剪力滞效应明显,剪力滞系数沿桥纵向分布并不均匀,在桥梁1/4跨和支座附近剪力滞系数变化最为剧烈,表现出正剪力滞效应和负剪力滞效应互相转化的现象。     

非对称荷载作用下预应力混凝土箱梁剪力滞效应研究

为研究非对称荷载对预应力混凝土箱梁剪力滞效应的影响,选定典型结构的预应力混凝土简支箱形梁,以Ansys有限元分析软件为工具,采用分离式模型,建立了预应力混凝土箱梁有限元模型。对比分析了对称荷载与非对称荷载作用下预应力混凝土箱梁剪力滞效应的差异,并重点分析了非对称荷载作用下箱梁宽跨比、跨高比、预应力大小等参数对箱梁剪力滞效应的影响。分析结果表明:非对称荷载作用下剪力滞系数大小明显高于对称荷载;宽跨比对箱梁剪力滞效应影响最大,且其对顶底板影响大体相当;随着跨高比的增大,箱梁顶板、底板其剪力滞系数均逐渐减小,且顶板的变化更加显著;预应力在一定程度上可以减小顶板剪力滞效应,加大底板剪力滞效应。     

变截面悬臂箱梁剪力滞效应的比拟杆分析方法

针对传统比拟杆法仅能分析等截面箱梁剪力滞效应的不足,重新推导变截面箱梁加劲杆等效面积及剪力滞效应微分方程,以有机玻璃悬臂梁模型的试验结果检验该文算法的正确性,讨论箱梁梁高、腹板厚度变化对悬臂箱梁剪力滞系数和正剪力滞区段长度的影响,通过分析箱梁顶板和腹板内剪力流沿跨长的分布规律揭示变截面箱梁剪力滞效应弱化的原因。研究发现：悬臂箱梁梁高和腹板厚度的变化会减弱其剪力滞效应,且剪滞效应弱化的原因在于变截面箱梁腹板内剪应力水平的降低;箱梁顶板内水平剪力流沿跨长先增大后减小的变化导致了悬臂箱梁正、负剪力滞现象,同等跨径下变高度悬臂箱梁的正剪力滞区段长度会显著增加,但其剪滞系数将明显减小;工程设计中可以通过调整箱梁梁高和腹板厚度沿顺桥向的变化趋势,尽量让箱梁腹板剪力流水平沿桥跨方向保持不变,避免腹板剪力流水平变化过快以最大程度地减弱箱梁剪力滞效应。     

箱型梁附加挠度与剪力滞效应的一维有限元分析

当前箱型梁剪力滞效应分析的一维离散有限元法对剪力滞函数的处理存在局限性,而且剪力滞系数难以准确反映翼缘截面剪力滞效应及其变化规律。为此,利用箱梁附加挠度代替剪力滞函数建立箱梁翼缘的纵向位移函数,并根据能量变分原理建立控制微分方程并识别了其中的待定参数。以箱梁挠度、附加挠度及其一阶导数作为单元节点位移参数,提出了箱型梁剪力滞效应分析的一维离散有限元法,给出了箱梁的自然边界条件和强迫边界条件。基于箱梁挠度和附加挠度定义了新的剪力滞系数,分析了不同支撑条件对箱型梁剪力滞效应的影响。算例分析证明了该方法的有效性,且具有较高的计算精度;与传统的基于应力的剪力滞系数相比,基于挠度的剪力滞系数能够更加准确地反映箱型梁截面的剪力滞效应及其分布规律。     

基于变分法的单箱三室箱梁剪力滞效应分析

为进一步探究单箱三室箱梁的剪力滞效应计算方法,采用能量变分法对单箱三室箱梁的剪力滞控制微分方程进行推导,得到应力表达式并计算剪力滞系数。以某简化的单箱三室简支箱梁为例,应用Midas/FEA非线性细部分析软件,分析集中力作用下的单箱三室简支箱梁剪力滞效应,通过对比得到不同荷载模式作用下的剪力滞效应规律。结果表明:应用能量变分法可以推导单箱三室箱梁的剪力滞控制微分方程,并得到剪力滞系数;不同荷载模式作用下的单箱三室简支箱梁剪力滞效应都符合一般规律,但各自之间有较大区别。     

混凝土斜拉桥主梁剪力滞研究

针对处于压弯状态的混凝土斜拉桥主梁剪力滞效应问题,从新的角度指出剪力滞系数是弯矩和轴力分别产生的剪力滞系数的叠加,其大小与断面所受的弯矩与轴力的比值有关,并给出了剪力滞系数随弯矩轴力比变化的分布规律.采用平面与空间分析相结合的方法,研究了漂浮体系混凝土斜拉桥主梁剪力滞系数分布规律,指出:主梁剪力滞系数主要受轴力影响,并随着轴力的增大而趋于1;当活载弯矩占总弯矩的比例较大时,总剪力滞系数将向弯矩剪力滞系数靠拢,由此导致主梁不均匀应力将很大.设计时应引起注意.     

剪力滞对超静定箱梁结构性能的影响分析

提出一种考虑梁弯曲与剪力滞变形耦合影响的分析箱梁剪力滞效应的有限元方法,导出相应的有限单元公式。在此基础上,首先分析简支静定箱梁的剪力滞系数和考虑剪力滞影响的梁的挠度,并与相应的变分法解析结果作对比,然后分析超静定连续箱梁的剪力滞系数,将其结果用叠加法和系数矩阵法结果进行验证。最后分析剪力滞对超静定多跨连续箱梁内力及变形的影响。结果表明:剪力滞对静定和超静定箱梁变形及截面应力重分布的影响较大;剪力滞对超静定箱梁内力重分布的影响很小,可以在设计计算中忽略不计。     

大跨钢-混凝土组合梁斜拉桥静动力特性研究

以椒江二桥主桥为背景,通过实桥荷载试验及精确有限元模型模拟,研究分析了大跨度组合梁斜拉桥的结构整体静动力特性。研究表明:在相当于设计汽车荷载水平的试验荷载下,大桥结构处于线弹性工作状态;结构总体变形、应力等实测值与理论分析结果吻合;桥梁实测固有频率均大于理论值,实际结构的动力刚度大于理论刚度;横桥向偏心荷载下组合梁横隔板主应力在偏载侧近桥面板、箱梁底板处较大,且横隔板与顶、底板及腹板交接处主应力达到峰值;横桥向对称荷载下主梁顶底板剪力滞效应明显,其中混凝土桥面板纵向应力在腹板交接处的应力峰值约为初等梁理论分析结果的2倍,设计时应进行组合梁截面的局部应力分析。     

基于修正翘曲位移模式的薄壁箱梁剪力滞效应分析

选取剪力滞效应引起的附加挠度作为描述剪力滞变形状态的广义位移,在合理构造剪力滞翘曲位移函数的多参数修正模式基础上,提出薄壁箱梁剪力滞效应的分离解析理论,避免了已有文献中将剪力滞变形状态与初等梁挠曲变形状态联合在一起分析时的复杂性。用基于最小势能原理的变分法建立关于附加挠度的控制微分方程及边界条件。通过对箱形截面引入两个整体修正系数,使剪力滞翘曲应力在箱梁横截面上不合成轴力和弯矩,以充分反映剪力滞翘曲应力的自平衡性质。对悬臂翼缘板引入边界约束修正系数,以便反映悬臂翼缘板与顶板的不同边界约束对剪力滞翘曲模式的影响。根据空间有限元计算的翼缘板应力结果,确定悬臂板边界约束修正系数的具体数值。简支箱梁及连续箱梁数值算例表明,按本方法计算的翼缘板应力与空间有限元计算结果吻合良好,从而验证了本分析方法的正确性。