部分波形钢腹板箱梁桥受力特性分析

为了分析部分波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥结构的空间力学特性,以24 m+40 m+24 m连续梁桥设计方案为对象,用三维有限元方法分析了在竖向荷载以及预应力作用下的结构应力和变形特性,并与波形钢腹板扩展梁理论进行比较,讨论了扩展梁理论的适用性.在此基础上进一步分析了部分波形钢腹板箱梁桥的力学行为,以及两种腹板过渡区域的传力机理.结果表明,按扩展梁理论设计虽然能够得到精度较好的纵向应力结果,但挠度和剪切应力计算精度有待提高;按腹板承担截面全部竖向剪力的设计方法偏于安全;波形钢腹板箱梁和预应力混凝土腹板箱梁过渡区域的结构传力机理十分复杂,设计时应予慎重分析.     

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.     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.     

悬臂波形腹板组合箱梁挠度计算方法研究

针对目前国内正在推广应用波形钢腹板组合箱梁,基于横向剪切变形对挠度影响的铁摩辛柯梁理论,推导出悬臂波形钢腹板组合箱梁的挠曲线计算方程。通过对悬臂有机玻璃波形腹板箱梁模型的加载试验和有限元分析,验证了挠曲线计算方程的正确性。结果表明,横向剪切变形产生的附加挠度对梁的挠度影响较大,悬臂波形钢腹板箱梁挠度计算时不应忽视附加挠度,剪切变形对悬臂箱梁挠度影响具有沿跨径方向逐渐减小的规律。     

等截面波形钢腹板连续箱梁竖向基频的参数研究

制作了波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁的室内试验梁模型,对其竖向基频进行了实测,并利用ANSYS有限元分析软件求得其有限元值,试验梁的有限元值与实测值吻合良好,验证了有限元分析方法的精度和可行性.在此基础上,利用ANSYS有限元分析软件研究了等截面波形钢腹板连续箱梁的横隔板、预应力、波纹形状及跨径对其竖向基频的影响程度,分析结果表明,横隔板、预应力和波纹形状对其竖向基频的影响很小,而跨径对其竖向频率的影响较大.同时发现,《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中连续梁基频的估算公式不适用于波形钢腹板连续箱梁的竖向基频估算,因此本文对估算公式进行了修正,本文的研究成果能为类似波形钢腹板连续箱梁的竖向基频计算提供参考依据.     

波形钢腹板单箱多室箱梁横向受力分析

波形钢腹板单箱多室箱梁横向跨距较大,波形钢腹板刚度相对较小,其横向受力比单箱单室箱梁的受力要复杂。通过波形钢腹板单箱双室试验梁的弹性阶段试验,分析了箱梁顶板的横向内力分布特点;考虑箱梁横向弯曲和畸变翘曲的影响,采用能量法建立波形钢腹板单箱双室箱梁横向受力计算模型,并将能量法结果、试验结果与有限元计算结果进行了对比分析。然后采用有限元模型对波形钢腹板横向受力进行了参数分析,结果表明:中腹板厚度变化对顶板横向内力的影响不可忽略;波形钢腹板单箱多室箱梁顶板的横向内力随着腹板与顶板线刚度比的增大而减小。     

波形钢腹板单箱多室箱梁横向受力分析

波形钢腹板单箱多室箱梁横向跨距较大,波形钢腹板刚度相对较小,其横向受力比单箱单室箱梁的受力要复杂。通过波形钢腹板单箱双室试验梁的弹性阶段试验,分析了箱梁顶板的横向内力分布特点;考虑箱梁横向弯曲和畸变翘曲的影响,采用能量法建立波形钢腹板单箱双室箱梁横向受力计算模型,并将能量法结果、试验结果与有限元计算结果进行了对比分析。然后采用有限元模型对波形钢腹板横向受力进行了参数分析,结果表明:中腹板厚度变化对顶板横向内力的影响不可忽略;波形钢腹板单箱多室箱梁顶板的横向内力随着腹板与顶板线刚度比的增大而减小。     

波形钢腹板单箱多室箱梁横向受力分析

波形钢腹板单箱多室箱梁横向跨距较大,波形钢腹板刚度相对较小,其横向受力比单箱单室箱梁的受力要复杂。通过波形钢腹板单箱双室试验梁的弹性阶段试验,分析了箱梁顶板的横向内力分布特点;考虑箱梁横向弯曲和畸变翘曲的影响,采用能量法建立波形钢腹板单箱双室箱梁横向受力计算模型,并将能量法结果、试验结果与有限元计算结果进行了对比分析。采用有限元模型对波形钢腹板横向受力进行了参数分析,结果表明:中腹板厚度变化对顶板横向内力的影响不可忽略;波形钢腹板单箱多室箱梁顶板的横向内力随着腹板与顶板线刚度比的增大而减小。     

波形钢腹板单箱多室箱梁横向受力分析

波形钢腹板单箱多室箱梁横向跨距较大,波形钢腹板刚度相对较小,其横向受力比单箱单室箱梁的受力要复杂。通过波形钢腹板单箱双室试验梁的弹性阶段试验,分析了箱梁顶板的横向内力分布特点;考虑箱梁横向弯曲和畸变翘曲的影响,采用能量法建立波形钢腹板单箱双室箱梁横向受力计算模型,并将能量法结果、试验结果与有限元计算结果进行了对比分析。然后采用有限元模型对波形钢腹板横向受力进行了参数分析,结果表明:中腹板厚度变化对顶板横向内力的影响不可忽略;波形钢腹板单箱多室箱梁顶板的横向内力随着腹板与顶板线刚度比的增大而减小。     

变截面波形钢腹板组合箱梁剪应力及剪力传递效率分析

依据变截面波形钢腹板组合箱梁特点,考虑梁高、底板厚度的变化,从弹性微元段的受力平衡出发,推导钢腹板剪应力计算公式,结果表明,箱梁剪力由混凝土顶、底板和波形钢腹板共同承担,变截面波形钢腹板梁中的剪应力除了由截面剪力引起外,还包括有截面弯矩和轴力引起的附加剪应力;通过与等截面计算公式和有限元数值计算结果对比验证,表明笔者给出的计算公式具有较高计算精度;最后在此基础上考虑3种荷载工况,给出一变截面波形钢腹板箱梁的剪力传递效率.