波纹钢腹板组合箱梁抗弯性能有限元分析

波纹钢腹板预应力组合箱梁桥作为一种新型高效的桥梁结构已经引起广泛关注.为了解决波纹钢腹板预应力组合箱梁桥的实际工作性能,通过ANSYS大型有限元计算软件,采取合理的有限元单元对此结构进行三维模拟分析,得出在"平截面假定"下波纹钢腹板预应力组合箱梁在弹性范围内其挠度值与荷载的增长呈线性关系;在集中荷载下,跨中截面的剪力滞较四分点处明显,而底板的剪力滞效应较小,表明剪力滞效应只对局部区域有影响,为工程的实际应用提供有价值的参考.     

混凝土肋式转向装置力学性能研究

针对波纹钢腹板体外预应力箱梁结构的力学和构造特点,采用有限元分析与实验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁的混凝土肋式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性。采用非线性有限元方法对结构从加载开始直至破坏的受力全过程进行了模拟分析,并用实验对有限元分析的结果进行了验证,二者吻合良好。研究结果表明,转向装置对混凝土翼缘板的局部影响集中在转向装置与混凝土翼板连接的部分及附近区域内。转向装置破坏时,受拉区混凝土受拉开裂、环向钢筋受拉屈服,而受压区混凝土受压劈裂破坏。转向装置受压区混凝土的受力表现出明显的偏心受压构件的受力特点。研究结果可供工程设计人员在设计波纹钢腹板体外预应力箱梁转向装置时参考。     

荷载作用位置对箱梁剪力滞效应的影响

采用有限元建模的方法对箱粱的剪力滞效应进行分析,着重讨论了荷载横向与纵向作用位置变化下,箱粱顶板与底板剪力滞效应的影响情况.结果表明:在集中荷栽纵向作用位置变化的情况下,箱粱的项板和底板的剪力滞系数λ.都是在荷裁作用点处达到最大,且越靠近支座该值越大;在无荷载作用的其他截面上,其剪力滞效应影响较小,应力分布较为均匀;在集中荷栽横向作用位置变化的情况下,当荷栽位置从肋板处向顶板中心处移动时,箱梁的项板将经历一个产生"正剪力滞现象"到不产生剪力滞,最后产生"负剪力滞现象"的过程,而箱粱的底板始终保持正剪力滞效应.     

混凝土肋式转向装置力学性能

针对波纹钢腹板体外预应力箱梁结构的力学和构造特点,采用有限元分析与实验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁的混凝土肋式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性．采用非线性有限元方法对结构从加载开始直至破坏的受力全过程进行了模拟分析,并用实验对有限元分析的结果进行验证,二者吻合良好．结果...     

鱼腹式钢箱梁横向剪力滞效应分析

为了揭示鱼腹式钢箱梁剪力滞系数分布规律和结构参数对钢箱梁剪力滞效应的影响,通过使用有限元分析软件Midas/civil建立鱼腹式连续钢箱梁空间板壳模型,系统分析了鱼腹式钢箱梁在均布荷载、集中荷载和偏载作用下的剪力滞系数横向分布规律和纵向加劲肋厚度对剪力滞效应的影响.结果表明:在均布荷载、集中荷载和偏载作用下,鱼腹式钢箱梁剪力滞效应明显,不同截面同一位置剪力滞系数不同;通过适当地增加顶板加劲肋的厚度,可以使剪力滞系数明显下降,降低了剪力滞效应.     

鱼腹式钢箱梁横向剪力滞效应分析

为了揭示鱼腹式钢箱梁剪力滞系数分布规律和结构参数对钢箱梁剪力滞效应的影响,通过使用有限元分析软件Midas/civil建立鱼腹式连续钢箱梁空间板壳模型,系统分析了鱼腹式钢箱梁在均布荷载、集中荷载和偏载作用下的剪力滞系数横向分布规律和纵向加劲肋厚度对剪力滞效应的影响.结果表明:在均布荷载、集中荷载和偏载作用下,鱼腹式钢箱梁剪力滞效应明显,不同截面同一位置剪力滞系数不同;通过适当地增加顶板加劲肋的厚度,可以使剪力滞系数明显下降,降低了剪力滞效应.     

荷载列作用下曲线箱梁剪力滞空间有限元分析

采用三维有限元仿真技术研究了车辆荷载作用下某城市立交匝道箱梁剪力滞效应。基于ANSYS程序建立钢筋混凝土曲线箱梁空间实体有限元模型,荷载分别考虑2种不同的作用位置和3种不同的移动速度（[v]=10 m/s、15 m/s、20 m/s）,得到了荷载分别沿着内道与外道移动到跨中截面时剪力滞效应分布规律。结果表明:车辆荷载作用下,曲线箱梁翼板剪力滞效应显著,剪滞系数峰值高达3.0;荷载速度和荷载作用位置对曲线箱梁剪力滞效应均有影响,荷载速度对曲线箱梁剪力滞效应较为显著;保持荷载速度不变,荷载作用于内道时曲线箱梁剪力滞效应比荷载作用于外道时更明显。     

不同荷载作用下直线箱梁剪力滞效应分析

利用有限元分析软件分析了在集中荷载、均布荷载和地震作用下简支直线箱梁的剪力滞效应.保持简支直线箱梁的长度、弹性模量、泊松比、密度等参数不变,仅通过改变作用其上的荷载类型,探讨了不同荷载作用下直线箱梁的剪力滞效应;重点分析了简支直线箱梁的跨中横截面顶板上不同荷载作用下的应力分布及剪力滞系数变化规律.结果表明在3种不同荷载的作用下,简支直线箱梁跨中截面顶板的剪力滞系数均在顶板与腹板交接处最大;集中荷载和均布荷载大小的改变对直线箱梁剪力滞效应的影响可以忽略不计;地震作用下直线箱梁的剪力滞效应较为明显.     

大跨度斜拉桥双边箱梁剪力滞效应研究

为明确宽幅薄壁双边箱梁斜拉桥在最大悬臂施工阶段主要荷载对剪力滞效应的影响,以某斜拉桥为研究对象,采用有限元方法计算分析了混凝土双边箱梁截面在不同荷载单独作用及组合作用下的剪力滞效应。分析表明,自重作用下,距离塔根越近,箱梁剪力滞效应越明显;斜拉索索力对主梁剪力滞效应影响规律与自重类似;纵向预应力作用下,全桥剪力滞效应不明显;通过调整纵向预应力及斜拉索索力参数,可以优化双边箱梁的剪力滞效应。     

基于不同抛物线翘曲函数组合箱梁剪力滞

为了建立一个能够同时考虑界面滑移、剪切变形和剪力滞三重效应的组合箱梁分析理论模型,在该理论模型中,基于Newmark组合梁滑移模型引入不同幂次抛物线翘曲函数描述组合箱梁顶底板应力横向非均匀分布,推导了简支组合箱梁在均布荷载和集中荷载作用下的解析解.采用试验验证了理论模型和解析解的正确性.参数分析结果表明,随着混凝土板厚和钢梁高度的增加,在跨中腹板和顶板中部处剪力滞系数下降;当宽跨比减少时,在腹板处剪力滞系数下降,在顶板中部处剪力滞系数略增加;与均布荷载相比,集中荷载对跨中截面的剪力滞系数影响较明显;由推导公式的计算结果表明,可以忽略滑移刚度变化对剪力滞系数影响.     

波形钢腹板PC组合箱梁桥腹板平板长度的参数分析

采用混合单元建立波形钢腹板体外预应力混凝土简支箱梁桥的空间有限元计算模型,对腹板剪应力极值、主应力极值和箱梁顶板、底板的正应力极值、主应力极值进行了分析,研究了波形钢腹板平板长度对该种结构受力性能的影响.计算结果表明波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁腹板平板长度与波高之比的合理范围是1.67～2.67.分析结果可以为波形钢腹板箱梁桥的合理设计提供参考.     

组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁温度效应

钢-混凝土组合梁桥由于钢和混凝土热工参数的显著差异,使得该类结构在西北高寒、大温差地区受梯度温度影响较突出.以甘肃省某高速公路上一座组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁为背景,考虑组合桥面板有效刚度、子梁微段内力平衡、子梁间变形协调和腹板剪切变形效应,建立组合箱梁桥温度效应解析计算方法;通过精细有限元数值模拟验证了其可靠...     

基于Galerkin法的新型波形钢腹板箱梁桥动力特性研究

为科学合理地分析波形腹板钢箱-混凝土组合梁的自振特性,综合考虑剪切效应和剪力滞效应,运用Galerkin法和Hamilton原理推导了该桥型的自由振动控制微分方程和自然边界条件。根据自然边界条件,求解出剪切变形效应和剪力滞效应影响下波形腹板钢箱-混凝土组合梁竖向弯曲振动频率的计算公式,将其计算结果与实桥的实测结果、模型试验结果及ANSYS三维有限元结果进行了对比,并对竖向弯曲振动频率的影响因素和基频进行了分析。结果表明：竖向弯曲振动频率计算公式的结果与实桥的实测结果、模型试验的实测结果、ANSYS有限元结果吻合良好,验证了所推导的频率计算公式的正确性;竖向弯曲振动频率随高跨比的增大而增大,当高跨比小于0.05时,竖向弯曲振动频率的增幅较为平缓,当高跨比大于0.05时,竖向弯曲振动频率的增幅较为显著;竖向弯曲振动频率随宽跨比的增大而增大,但整体增幅不明显;竖向弯曲振动频率随波形钢腹板厚度的增加而不断增大,阶数越高,增幅越显著;箱梁剪力滞对竖向弯曲振动频率影响很小,前5阶最大误差仅为6.73%,波形钢腹板剪切变形对竖向弯曲振动频率影响较大,前5阶最大误差已高达51.18%。     

考虑剪力滞的波形钢腹板连续曲线箱梁内力求解方法

由于受到弯扭耦合效应的影响,波形钢腹板连续曲线箱梁受力情况极其复杂。为了研究波形钢腹板连续曲线箱梁的力学性能,考虑剪力滞效应和剪切变形的影响,基于能量法对波形钢腹板曲线箱梁(简称CCBG(CSWs))一次简支超静定结构的约束扭转控制微分方程进行补充修正,并结合CCBG(CSWs)简支结构进行分析验证;运用该微分方程结合三弯矩法对三跨波形钢腹板连续曲线箱梁进行内力求解,并与曲杆结构力学法、有限元分析结果进行比较。结果表明：考虑剪力滞效应和剪切变形的影响,采用该方法求得的内力结果与有限元求得的内力结果契合度较高,验证了方法的正确性;剪力滞效应和剪切变形对CCBG(CSWs)的内力存在着一定的影响,且对于多跨CCBG(CSWs)结构内力的影响更加明显。     

英屿沟Ⅱ号天桥的设计

为推广预应力混凝土箱梁结构在桥梁方面的应用研究,结合英屿沟Ⅱ号天桥实例,介绍了该组合结构在桥梁方面具体应用的设计思路,介绍了英屿沟Ⅱ号天桥波形钢腹板PC组合箱梁桥主梁结构、预应力体系、波形钢腹板、连接件、防腐、施工流程等的设计,为波形钢腹板PC组合箱梁结构应用于桥梁工程提供了设计经验.     

考虑滑移效应的体外预应力波形钢腹板梁桥的应力增量

体外预应力筋的应力增量在波形钢腹板梁桥理论中至关重要。在已有的应力增量计算方法中,适用于波形钢腹板梁桥的方法相对较少,考虑预应力筋滑移效应的更少。为研究适用于波形钢腹板组合梁体外预应力筋应力增量的计算公式,考虑在转向块处体外预应力筋与混凝土之间滑移效应的影响,通过分析预应力筋的变形和结构整体变形的几何关系,推导出对称荷载作用下的应力增量计算公式。结合现有试验数据,利用Ansys建立了实体模型,使用非线性弹簧单元Combin39来实现预应力筋的滑移效应;并将求得的计算值与试验值和模型值进行比对分析。结果表明：推导的应力增量公式计算值与波形钢腹板组合梁试验值吻合较好,验证了该方法的适用性;考虑滑移效应影响时,结构的整体挠度和应力增量增大,承载能力降低。     

波形钢腹板组合梁抗震性能试验

为探讨波形钢腹板内衬混凝土和焊接加劲肋的两种构造波形钢腹板组合梁抗震性能,通过剪跨比为1.67的波形钢腹板组合梁缩尺模型拟静力加载试验,比较分析了破坏特点、滞回曲线、承载力、延性、强度与刚度退化、耗能能力、变形恢复能力等基本力学特性.研究结果表明:钢腹板内衬混凝土和焊接加劲肋的波形钢腹板组合梁分别为弯剪和剪切破坏,腹板分别发生局部屈曲和整体屈曲,混凝土板根部均产生剪切斜裂缝;内衬混凝土相比焊接加劲肋的波形钢腹板组合梁的承载力、延性和耗能能力较高;两种构造均可提高腹板稳定性,滞回曲线形状相对饱满,强度退化系数均大于0.9,粘滞阻尼系数大于0.2,残余变形率小于0.61,表明两种构造的波形钢腹板组合梁强度退化不明显,耗能能力和变形恢复能力较强.