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。     

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。     

宽箱多室组合折腹简支梁桥剪力滞效应分析

为揭示宽箱三室组合折腹简支箱梁桥剪力滞效应,通过空间实体有限元模拟计算,探讨了不同边界和荷载条件下剪力滞系数沿桥面板纵横向的分布规律及主要影响因素,提出宽箱三室组合折腹简支箱梁有效宽度实用计算方法。研究结果表明:简支梁集中荷载下剪力滞效应主要分布在加载点位置;顶板内外侧腹板处剪力滞相差不大,但底板外腹板处剪力滞明显大于内腹板,且底板剪力滞系数大于顶板;宽跨比为影响剪力滞效应的主要因素,顶板悬翼比、内外箱室间距、横隔板数量均在一定范围内影响剪力滞系数;并拟合得到有效宽度系数实用计算方法,为组合折腹简支箱梁桥设计提供参考。     

横向预应力对混凝土宽箱梁剪力滞效应影响的有限元分析

结合工程实例,利用有限元软件分析了横向预应力对混凝土宽箱梁剪力滞效应的影响。分析结果表明,在混凝土等宽连续箱梁桥中设置横向预应力对剪力滞效应的影响是不可忽略的,预应力致使箱梁顶板产生类似正剪力滞,底板产生类似负剪力滞。     

荷载横向变位下箱梁顶板与底板的剪滞效应分析

不同于以往荷载作用于箱梁的肋板处时剪力滞效应的研究,考虑当荷载不作用在箱梁的肋板处时顶板与底板位移及剪力滞效应的差异,对顶板与底板分设不同的纵向位移差函数,采用二次抛物线作为箱梁翼缘板的纵向位移沿梁宽分布函数,通过能量变分法,研究荷载在顶板横向变位下箱梁顶板与底板的位移,应力及剪力滞效应的变化,根据对于简支箱梁受均布荷载作用下跨中剪力滞效应的计算结果,随着作用在顶板的对称荷载从对称中心向肋板处移动,顶板将经历一个产生负剪力滞效应到无剪力滞效应,再到产生正剪力滞效应的过程。而与此同时底板的剪力滞效应规律受荷载的移动的影响很小,始终保持正剪力滞效应。计算结果与有限元数值模拟结果吻合较好,验证了理论的可靠性,同时也说明当荷载不作用在箱梁的肋板处时,对顶板与底板分设不同的纵向位移差函数的考虑是正确的。     

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。     

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。     

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。     

预应力对混凝土宽箱梁桥剪力滞的影响分析

目前对多室宽箱梁剪滞效应的研究尚少,其中更有必要研究预应力的影响。通过对一座典型的五跨预应力混凝土宽箱梁桥进行三维有限元分析,考虑了预应力束的空间作用效应,得出该类型宽箱梁桥在有无预应力作用下其剪力滞效应的比较,其结果可供同类工程参考。     

考虑滑移和剪切变形的单箱双室组合箱梁剪力滞效应

为准确分析单箱双室组合箱梁的剪力滞效应,考虑钢混凝土的界面滑移效应和钢腹板的剪切变形,针对顶底板和翼板定义不同的剪力滞翘曲位移函数,基于能量变分法推导出单箱双室组合箱梁剪滞效应的控制微分方程及其闭合解。以单箱双室组合箱梁算例为基础,利用该方法分析其剪力滞效应的规律,结果表明:在同时考虑滑移和剪切变形时,组合箱梁的挠度比初等梁理论解大,且其挠度随界面滑移刚度的增大而减小;组合箱梁在均布荷载作用下,滑移量与荷载值近似成正比关系;在相同条件下,钢箱梁底板的剪力滞效应较混凝土顶板显著。     

连续箱梁桥Ansys有限元分析

利用大型结构有限元分析程序ANSYS对一座预应力混凝土连续刚构桥进行空间分析,其主梁为单箱单室变截面扁平宽箱梁。对比分析在不同荷载工况下箱梁截面的受力特性,结果表明:箱梁纵向应力沿截面出现显著的不均匀性,表现了很明显的正剪力滞效应,这种不均匀性在跨中截面尤其突出。预应力空间效应及箱梁剪力滞、畸变等因素使箱梁顶、底板局部出现了较大的应力。所得的分析结果可为同类桥梁的设计和施工提供参考。     

单箱双室组合箱梁剪力滞效应分析

通过对组合箱梁底板、混凝土顶板与悬臂翼板引入不同的剪滞翘曲位移函数,利用能量变分法推导出考虑界面相对滑移、钢腹板剪切变形和剪力滞效应的微分方程及均布荷载作用下的解析解。以带有悬臂翼板的单箱双室组合箱梁为例,运用提出的解析法对其剪力滞效应进行分析,并与ANSYS有限元结果对比。结果表明:提出的解析法所得结果与ANSYS空间有限元计算结果吻合良好;界面滑移量和挠度随着滑移刚度的增大而增加,而剪力滞效应则无较明显的变化,因此在一定条件下可忽略滑移刚度对剪力滞效应的影响;混凝土顶板应力随着滑移刚度的增大而增大,且中腹板部位处顶板的剪力滞效应较边腹板部位处大,而钢箱梁底板则与之相反。     

双层均布荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究分析

为实现城市双层交通,以1∶6比例设计了腹板开孔混凝土箱梁,对其在双层均布荷载作用弹性工作状态下的受力性能进行了试验研究。基于试验结果建立有限元模型对其进行分析,在理论值与试验值吻合的基础上,讨论了开孔与否对试验梁弹性阶段受力性能的影响。研究表明:均布荷载作用在双层箱梁底板其实测跨中挠度比相同荷载作用于顶板时增大9.7%,底板加载对腹板开孔混凝土简支箱梁的挠度有较大影响;较不开孔箱梁而言,各工况作用时开孔箱梁跨中挠度增大22.9%~28.1%,且开孔梁在各工况作用下截面剪力滞系数增大,最大增大量值达62.0%。因此,腹板开孔对承受双层荷载钢筋混凝土简支箱梁抗弯受力性能有较大影响。     

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。     

波形钢腹板箱梁桥的剪力滞效应分析

文章采用能量变分法与有限元法对波形钢腹板箱形梁桥的剪力滞效应进行了分析,推导了求解剪力滞系数的公式,并且对影响剪力滞效应的因素(桥梁宽跨比、顶板厚度、悬翼比等)进行了有限元分析计算。计算结果表明:宽跨比对波形钢腹板箱梁桥的剪力滞效应影响最为明显,而悬翼比和顶板厚度影响较小,可以不作考虑,此研究成果拟为该类桥梁的设计提供参考。     

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。     

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。     

低高度混凝土单箱单室宽箱梁剪力滞效应研究

为明确宽跨比、宽高比均较大的低高度混凝土单箱单室连续梁桥在施工和成桥阶段主要荷栽作用下的剪力滞效应分布特点,通过空间实体模型与平面杆系模型相结合的有限元法对山东济南黄河三桥引桥预应力混凝土单箱单室宽箱梁的空间应力响应进行了研究。研究表明：施工和成桥运营阶段,边跨和中跨跨中断面的剪力滞效应均较小,而中支点断面的剪力滞效应十分显著,且在预应力张拉前后分别呈现明显的正、负剪力滞效应。计算结果还表明,剪力滞效应对该连续梁桥的结构内力影响并不明显,空间实体与平面杆系有限元分析存在的差别主要是由于顶底板刚度所占比例较大而带来的全断面内的应力重分布所导致的。研究成果可为今后类似工程的设计、施工及长期监测研究提供参考。     

基于能量变分法的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应研究

通过能量变分法,提出了基于三个广义位移函数的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应微分方程和基于有限差分法的半解析半数值解法。分别以简支梁和连续梁为算例,采用有限元法进行验证性分析,并采用所提出的分析方法研究了几何参数对剪力滞效应的影响。结果表明:建议的理论计算公式的计算结果与有限元分析结果吻合较好;均布荷载作用下简支梁全长范围内基本表现为正剪力滞效应,而连续梁在边跨和中跨正弯矩区也呈现正剪力滞效应,且在反弯点附近连续梁翼缘有效宽度系数会出现奇异值;宽跨比是剪力滞效应的显著影响因素,宽跨比在0.234～1.000范围内变化时,其值越大,剪力滞效应越明显;宽高比在1.0～5.0范围内时,对剪力滞效应基本没有影响。     

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。