波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁抗扭性能

根据乌氏第二理论对波纹钢腹板预应力混凝土箱梁的扭转性能进行了研究,分析了箱梁截面在偏心荷载作用下的约束扭转和畸变特性,建立了空间有限元模型,并对理论分析进行了验证.分析结果表明:在偏心荷载作用下,由约束扭转产生的翘曲正应力为弯曲应力的5.9%,跨中截面钢腹板剪应力为弯曲剪应力的14.8%,由畸变引起的翘曲正应力为弯曲正应力的29%;针对跨径较小的简支梁,畸变产生的翘曲正应力约为约束扭转产生的翘曲正应力的5倍;偏载引起的效应在整体效应中所占的比重较大,在计算过程中不可忽略.     

双塔连体结构风荷载作用下的反应分析

本文运用ANSYS有限元分析软件对不对称双塔连体结构和对称双塔连体结构进行了风荷载和竖向荷载作用下的内力分析。给出了两种连体结构在风荷载和竖向荷载作用下的位移、内力的分布规律;并对比分析了两种连体结构在风荷载和竖向荷载作用下结构的最大位移、最大等效应力的变化规律。为双塔连体结构的设计和应用积累经验。     

单箱双室不等壁厚箱梁受弯与约束受扭的有限节线法分析

为了分析单箱双室不等壁厚箱梁非对称受弯、约束受扭时其横截面的变形特征与应力分布规律,采用统一分析梁模型和有限节线法对其进行研究。统一分析梁模型不仅不对梁横截面的面外变形规律或应力分布规律作任何假定,而且对梁的长细比也不作任何限制;梁的位移场是用有限个单变量基本未知函数通过数值逼近来确定;梁的应力场通过与位移场相对应的应变场及梁材料的本构关系来确定;给出单箱双室不等壁厚箱梁受弯与约束受扭时的整体变形特征、横截面翘曲特点以及应力分布规律,并讨论扭转中心位置的确定方法,给出确定扭转中心位置的计算公式。研究结果表明:只要单箱双室不等壁厚箱梁承受非对称面内的横向荷载作用(横向力或扭矩),整个箱梁在非对称面内不存在单纯弯曲变形的问题,弯曲变形和横截面绕轴线转动的扭转变形总是耦合在一起,箱梁横截面不仅产生翘曲变形,而且其上的正应力、剪应力均为非线性分布;正应力、扭转剪应力的最大值、扭转中心的位置均随横截面翼缘板与各箱室尺寸,特别是箱室壁厚而变化。提出的方法适用于解决长细比小于3的短箱梁的力学分析问题,对于中长箱梁和长箱梁非约束扭转以外的力学分析问题,该方法可分别退化为Timoshenko梁和Bernoulli-Euler梁的相关问题,其还可以解决这2类传统箱梁理论不能解决的约束扭转问题。     

考虑扭转与畸变耦联影响的薄壁箱梁翘曲效应分析

为了分析薄壁箱梁在竖向偏载作用下的整体受力性能,考察剪力滞、约束扭转及畸变翘曲应力相对于竖向弯曲应力的放大系数,在充分考虑扭转与畸变耦联影响的基础上,用能量变分法建立了综合反映竖向弯曲变形以及剪力滞、约束扭转、畸变等翘曲变形的控制微分方程.对既有文献中的模型梁及某预应力混凝土简支箱梁在跨中偏载作用下的应力状态进行理论分析.结果表明,按该控制微分方程求得的模型梁应力理论值与实测值吻合良好.跨中截面加载腹板与底板交点处的正应力放大系数达到约1.63,在水平形心轴处腹板的剪应力放大系数达到约2.55.在剪力滞、约束扭转及畸变翘曲应力中,畸变和约束扭转翘曲应力占主导地位,剪力滞翘曲应力占次要地位,但仍不可忽略.     

单箱多室波形钢腹板箱梁荷载横向分布

将单箱多室波形钢腹板箱梁等效为平面板梁模型,用刚接梁法推导了单箱多室波形钢腹板箱梁荷载横向分布系数的计算公式,并对1根单箱双室波形钢腹板箱梁进行了荷载横向分布试验研究.研究结果表明,刚接梁法计算结果与试验及有限元结果的误差均小于7%,与考虑中横隔板的有限元结果相比,偏于安全.对于有、无中横隔板的单箱多室波形钢腹板箱梁,均可采用刚接梁法计算其荷载横向分布.根据试验结果建议单箱双室波形钢腹板箱梁荷载横向分布系数沿桥跨的取值为:弯矩可统一采用横向分布系数m c(m c为刚接梁法计算的跨中荷载横向分布系数);中梁支反力在梁端采用0.6m0(m0为杠杆原理法计算的梁端荷载横向分布系数),L/4~L区段内采用m c,梁端至L/4区段,呈直线形过渡;边梁支反力可统一采用0.9m0.     

横隔板对悬臂钢箱梁受力性能影响

应用有限元计算程序,研究横隔板间距及偏心集中荷载作用位置对悬臂钢箱梁受力性能的影响规律.研究结果表明,截面畸变效应对薄壁钢箱梁纵向正应力的影响较大,分析无横隔板的薄壁钢箱梁受力性能时,截面畸变效应不能忽略;分析布置横隔板的薄壁钢箱梁受力性能时,应重点分析扭转荷载作用下横隔板对薄壁钢箱梁受力性能的影响.最后,提出了偏心集中荷载作用下悬臂钢箱梁受力性能的简化分析方法.     

弯曲梁正应力的弹性力学解及实验分析

根据弹性力学应力函数法推导出弯曲梁在集中荷载作用下的应力分布解析解,并配合材料力学实验加以验证。随后通过数值模拟的方式分析了集中荷载作用下的应力分布特点,可以明显观测到荷载作用区域的圣维南效应影响。集中荷载作用下弹性力学解与材料力学解相同,实验与数值模拟方法的结合促进了学生对理论公式的学习,加深了对圣维南原理概念的理解。     

多种情形垂直条形梯形分布荷载下的地基附加应力推导

研究发现通过叠加原理可以得到矩形面积上梯形分布垂直荷载作用下地基附加应力公式,通过矩形边长的多种变化,可以推导出的梯形垂直分布条形荷载、梯形垂直分布半无限条形荷载、梯形垂直分布十字形条形荷载、梯形垂直分布Z字形条形荷载和无限大面积上梯形垂直分布荷载下的地基附加应力公式,其推导过程更多地体现了有限和无限的辩证关系,达到了启迪智慧的目的.     

基于势能驻值原理的薄壁箱梁畸变效应分析

在对梯形截面箱梁的畸变角给出一般定义的基础上,提出一种与薄壁箱梁约束扭转分析相似的薄壁箱梁畸变效应分析方法,推导梯形箱梁畸变效应分析的一般公式。应用基于势能驻值原理的能量变分法,建立以所定义的畸变角为未知量的控制微分方程,并给出其初参数解。对1个简支箱梁模型的畸变翘曲应力计算值与相关文献中的有限梁段单元计算值吻合良好,验证分析方法和所推导公式的正确性。研究结果表明:按本文方法揭示的梯形箱梁畸变内力及位移的分布规律与相关文献中的一致,但本文畸变双力矩和畸变矩均大于相关文献中的相应内力,而畸变角和畸变翘曲均小于相关文献中的相应位移。在跨中畸变矩荷载作用下,梯形箱梁腹板与顶板交点处的畸变翘曲应力和横向弯矩绝对值都小于腹板与底板交点处的对应值。     

预应力梁桥在移动荷载作用下的动力响应分析

建立双折线型预应力钢筋混凝土等直梁的强迫振动的运动微分方程,分析了梁在预应力钢筋作用下的横向振动问题,将运动微分方程解耦,得到梁在预应力作用下固有频率的解析解以及梁振动时的动力响应,分析了梁的固有频率与预应力和偏心距的关系.通过实例计算,得到梁在不同速度移动车辆荷载作用下的动力挠度曲线,给出了是否考虑预应力时梁的动力效应的比较.