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。     

大跨径波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应

为了研究大跨径波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应,结合1座采用悬臂施工的大跨径波形钢腹板箱梁桥,分别建立平面杆系有限元模型和空间实体有限元模型,模拟施工过程,选取3个关键截面,研究了波形钢腹板组合箱梁桥在不同施工阶段的剪力滞效应分布规律。结果表明:大跨径波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应随着施工阶段的推移是一个动态变化过程,在悬臂施工阶段,剪力滞效应变化较快,在施工阶段后期,剪力滞效应变化缓慢;最大剪力滞效应发生在最大悬臂状态时的端部截面。     

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。     

波形钢腹板PC连续组合梁剪力滞效应研究

波形钢腹板不能抵抗轴向力作用,波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应与PC箱梁不同。依托一箱九室波形钢腹板PC组合连续箱梁桥,建立了有限元模型,分析了荷载作用下混凝土顶底板的剪力滞效应。结果表明,波形钢腹板PC组合箱梁顶、底板均具有正剪力滞效应,顶板剪力滞更为明显;在支点具有横隔梁构造的情况下,箱梁跨中截面剪力滞较大,在设计时需要给予注意。     

考虑腹板剪切变形的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应分析

在波形钢腹板组合箱梁中,剪力主要由波形钢腹板承担。由于波形钢腹板的抗剪刚度比混凝土腹板有较大程度的降低,波形钢腹板会产生较大的竖向剪切变形。为此,基于能量变分法建立了考虑腹板剪切变形的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应分析方法。通过试验对该理论分析方法进行验证,并基于该理论分析方法研究波形钢腹板剪切变形对剪力滞效应的影响。同时,基于该分析方法提出了采用影响线最不利加载方式进行相关规范中规定的汽车荷载作用下的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析。结果表明：考虑腹板剪切变形的分析方法与试验结果吻合度良好;波形钢腹板的剪切变形有利于减轻三跨连续梁正弯矩区的剪力滞效应,即考虑腹板剪切变形后翼缘有效宽度系数值更接近于1。     

波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应研究

波形钢腹板组合箱梁由于其力学性能和经济性能比普通箱梁优越而正被广泛地使用,本文介绍了计算波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞系数的能量变分法,用有限元分析软件ANSYS进行了波形钢腹板组合箱梁桥的建模,并采用能量变分法的结果加以验证。结果表明采用有限元法模拟波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应效果较好,分析了波形钢腹板组合箱梁桥横桥向和纵桥向剪力滞系数的变化规律。     

波形钢腹板变截面梁剪力滞的差分解

基于波形钢腹板变截面形式逐步出现,针对其剪力滞的求解,提出对波形钢腹板变截面简支梁桥的剪力滞的分析,利用差分法建立矩阵方程[G]{U}=[F'(x)],然后对F'(x)求解,得到U,进而求得各个截面的剪力滞,分析其分别在集中荷载,均布荷载的作用下其剪力滞纵向分布情况,并利用有限元建立模型进行对比分析,结果表明二者能很好的吻合。     

静载作用下单箱八室波形钢腹板PC箱梁桥腹板剪力分配规律研究

波纹钢腹板PC组合箱梁桥在国内外应用广泛,但针对大跨径、复杂截面工程的实际力学性能,仍需要进一步深入研究。为探究对称（偏心）荷载作用下波形钢腹板PC箱梁桥多道波形腹板间剪力分配规律,判断个别腹板可能出现的极端受力状态,针对郑州市某工程单箱八室变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥进行实桥试验研究,并建立实桥有限元模型,通过静载试验现场实测数据,得出其不同腹板间的剪应力分配规律,并与有限元计算分析结果相互验证。研究结果可为工程设计中明确不同状况下腹板配置差异和消除工程隐患提供参考。     

邢台紫金大桥设计关键技术

邢台紫金大桥为目前我国大跨径波形钢腹板与预应力混凝土组合箱梁桥之一,本文以此为背景,详细介绍了该类桥的结构构造特点;建立全桥三维空间有限元模型对结构整体受力及剪力滞效应进行了静力分析,对波形钢腹板的稳定性、钢腹板与混凝土顶底板结合部受力进行局部分析,同时对结构动力进行分析,得出自振特性,其结论可供同类工程设计参考。     

单箱多室波形钢腹板组合箱梁腹板剪力分配理论

提出了一种利用剪力分配系数来计算单箱多室波形钢腹板组合箱梁在横向对称竖向荷载作用下腹板剪应力的方法.首先基于波形钢腹板不抵抗轴力的特点和箱梁平截面假定,用微元体平衡方程和变形协调条件建立了单箱多室截面波形钢腹板箱梁腹板剪力流的计算方程,然后基于该方程提出了腹板剪力分配系数的计算方法.以深圳南山大桥、郑州朝阳沟特大桥、河南卫河特大桥为例,基于ANSYS有限元分析对所提理论进行了验证,结果显示理论分析与数值模拟的误差在5％以内.同时也基于国内某桥梁的试验结果进行了对比,误差在3％以内.由此可见,提出的理论和方法可准确地对多个波形钢腹板之间的剪力分配进行分析,满足实际工程设计计算的要求.     

波形钢腹板组合箱梁剪力滞及剪切变形分析模型

为分析波形钢腹板组合箱梁的应力及变形,提出了考虑轴向平衡条件、翼板剪力滞效应和腹板剪切变形的分析模型.在位移场中增加截面纵向位移考虑轴向平衡条件.分别引入剪力滞强度函数及截面转角,以俘获剪力滞效应及剪切变形.采用虚功原理建立组合箱梁分析的控制微分方程,进而推导位移变量的解析表达式.利用三维有限单元模型的结果验证文中提出...     

波形钢腹板组合曲线箱梁畸变效应分析

为了研究波形钢腹板组合曲线箱梁畸变效应,本文推导了波形钢腹板曲线箱梁畸变理论方程,并将其比拟为弹性地基梁进行求解。基于试验建立了波形钢腹板曲线箱梁的有限元模型,并与试验结果进行径向位移、竖向挠度对比验证。对深圳市某匝道桥进行有限元建模,以荷载工况和曲率半径为参数,对其畸变效应进行了有限元分析,并以控制畸变角为目标对横隔板间距进行了研究。研究结果表明:当波形钢腹板曲线箱梁圆心角φ≤14.3°时,波形钢腹板曲线箱梁的畸变效应接近于直梁;当设置3道中间横隔板后,相对于无中横隔板时,畸变角减小超过85%,可以认为控制截面畸变变形对设计横隔板的合理间距是有效可行的。     

波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的空间有限元分析

采用空间有限元法分析了波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应及主要结构参数对剪力滞效应的影响 ,并通过模型试验验证了计算模型的可靠性 ;提出了可供工程设计用的剪力滞系数计算经验公式和实用图表 ;为完善规范有关组合箱梁剪力滞系数的计算提供了理论依据     

波形钢腹板PC组合箱梁的剪滞效应特性分析

由于波形钢腹板相对于混凝土腹板的独特优点,在国外得到比较广泛的应用,在我国已建成两座波形钢腹板箱梁桥。就波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应进行分析,并与混凝土箱梁作比较,说明两者在腹板与顶板、底板连接处剪力滞效应的区别。还对泼河大桥桥跨结构作剪力滞效应的分析。     

单箱八室波纹钢腹板PC箱梁桥预应力致腹板剪应力实测研究

针对郑州市某工程单箱八室变截面波纹钢腹板PC组合箱梁桥进行实桥试验研究,建立实桥有限元模型,通过体内、体外预应力张拉阶段试验现场实测数据,得出其不同腹板间的剪应力分配规律,并与有限元分析结果相互验证,指出对于单箱多室波纹钢腹板箱梁桥,在设计时应考虑各腹板剪力分配不均匀的情况,可采取一定措施,使得波纹钢腹板剪应力分布更加均匀合理,为后续类似工程设计提供参考。     

部分斜拉桥主梁剪力滞效应研究

研究了PC部分斜拉桥在拉索索力作用下箱梁截面受力特性,并分析了箱梁顶板宽度以及腹板刚度变化对PC部分斜拉桥主梁截面剪力滞效应的影响,总结出相应规律以供相关人员参考。     

波形钢腹板箱梁嵌入式结合部的应力分布

针对波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥嵌入式结合部应力分布问题,以宁波市百丈东路甬新河桥为背景,应用三维有限元方法进行应力分析。通过有限元计算模型,分析了不同荷载条件下结合部的应力分布特性,讨论了嵌入式结合部钢腹板纵向约束对应力分布的影响。理论计算结果表明,波形钢腹板混凝土箱梁的结合部应力比较小;弯矩作用下结合部应力主要是由截面的弯曲应力产生,应力集中不明显;剪力作用下在钢腹板插入口附近有应力集中现象,易发生混凝土开裂、钢板疲劳损失;采用钢板作为纵向约束措施对改善结合部的应力集中有一定效果。     

腹板变波高布置对波形钢腹板箱梁的抗扭性能影响研究

目前很少见到波形钢腹板变高度布置对波形钢腹板箱梁抗扭性能影响的研究成果。采用Midas FEA建立三维有限元模型,进行波形钢腹板变波高布置对波形钢腹板箱梁抗扭性能的影响研究,并结合伊朗某高速公路上的BR-06L/R特大桥对研究成果进一步验证。研究结果表明:保证波形钢腹板箱梁恒载不变的情况下,仅仅在小范围内增大波形钢腹板的波高同时降低厚度,可以很大程度的提升波形钢腹板箱梁的抗扭性能;针对目前波形钢腹板箱梁桥均设计为波形钢腹板等波高布置的现状,提出了波形钢腹板变波高布置的设想,通过实桥数值分析,将抗扭能力较弱的截面在小范围内增大波形钢腹板的波高同时降低厚度,可以使该截面的抗扭能力有显著提升。     

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。     

单箱多室波形钢腹板组合梁斜拉桥抗弯特性研究

本文结合某单箱多室波形钢腹板组合梁斜拉桥的实桥施工,通过塔柱主梁施工过程精细模型的有限元计算,结合实桥施工检测数据,研究施工过程中组合箱梁的抗弯特性。研究结果表明:组合梁斜拉桥施工过程中波形钢腹板纵向应力很小,可不计波形钢腹板的抗弯承载力;施工过程中组合梁顶、底板纵向正应力会出现明显的横桥向不均匀分布现象,顶板尤为严重;施工过程中出现的剪力滞效应,随着施工节段加长趋于平缓。