特殊支承条件下连续箱梁桥的约束扭转分析

为了分析特殊支承连续箱梁桥的扭转力学性能,提出一个特殊支承箱梁单元,该单元考虑轴向拉压、竖向弯曲及约束扭转变形。通过引入位移变换矩阵,将箱梁轴线处的位移向特殊支承点处变换,以便满足特殊支承截面的位移约束条件。选取箱梁约束扭转微分方程的齐次解作为单元扭转位移函数,在初参数解的基础上,推导箱梁单元的约束扭转刚度矩阵。利用所提出的箱梁单元对一特殊支承3跨连续箱梁模型进行计算,其应力计算值与ANSYS壳单元计算值和实测值均吻合较好,验证该单元的可靠性。分析特殊支承连续箱梁与相应常规箱梁在偏心荷载作用下的扭转力学性能。研究结果表明:与常规箱梁相比,特殊支承箱梁具有更大的扭矩、双力矩、扭转角及广义翘曲位移,特殊支承箱梁的内力和位移具有更加复杂的分布规律。     

图论在变截面箱梁断面扭转参数计算中的应用

介绍了用图论法计算变截面箱梁断面的扇性坐标.利用图论的基本原理建立箱梁断面的图论模型,并结合能量原理,推导出求解扇性坐标的矩阵方程.该法对于确定箱梁扭转中心位置和计算扇性坐标十分方便.给出示例的计算过程和结果,得出此方法非常适合于编程计算且计算结果准确.它使复杂的箱梁扭转计算问题得到简化.而且,用图论法还可以计算其他扇性特征参数.图论的应用,为解决箱梁扭转计算问题,编制通用的计算程序,提供了依据和参考.     

波形钢腹板箱梁的扭转应力分析

与普通混凝土腹板箱梁相比,波形钢腹板箱梁由于其结构的特殊性,截面抗扭刚度较小,由扭转产生的翘曲应力较大.为深入研究波形钢腹板箱梁扭转产生的翘曲应力,文中在箱梁理论的基础上,根据波形钢腹板箱梁的力学特性,将波形钢腹板作为正交异性板,采用乌氏第二理论,推导出波形钢腹板箱梁的扭转微分方程,并采用初参数法求得约束扭转正应力和约束扭转剪应力.将计算结果与已有的试验结果相比较,结果表明文中分析的精确度较高.     

横隔板间距对悬挑箱梁畸变的影响

研究横隔板间距对悬挑箱梁畸变的影响。通过设置不同数量横隔板的悬挑箱梁在均布扭矩作用下，比较畸变效应和刚性扭转效应，得到最大畸变效应随横隔板密度的变化曲线。当横隔板间距d与截面最大尺寸b的比值大于0．5357时，闭口截面杆件的约束扭转分析应考虑畸变的影响，尤其对于高层核心筒结构。     

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.     

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。     

高速铁路跨度40 m双线混凝土简支箱梁的约束扭转效应分析

为分析高速铁路跨度40 m双线混凝土简支箱梁桥约束扭转效应,采用薄壁箱梁约束扭转的理论解析法,建立列车活载作用下的约束扭转微分方程,结合ANSYS软件的精细数值模拟结果,对比研究了箱梁在约束扭转下的扭转角、翘曲双力矩、约束扭矩等力学参数的变化规律,研究了腹板倾角、高宽比和悬臂板宽度等计算参数对约束扭转应力的影响规律。结果表明：扭转角在跨中处达到最大,翘曲双力矩在1/4跨、1/2跨处峰值基本一致,约束扭矩在跨中处达到最大值。板壳有限元解与解析解的计算结果存在一定差异,且翘曲正应力在腹板和底板相交处最大相差为66.6%,有限元解更为精确。简支梁跨中截面悬臂端的翘曲效应最明显,翘曲比例系数可达9.16%。翘曲应力总体随高宽比、腹板倾角的增大而减小。     

有限元法研究闭口薄壁杆件约束扭转

基于乌曼斯基薄壁杆件约束扭转理论,利用刚性周边假定建立了闭口薄壁杆件约束扭转分析的一维离散有限元方法.同时利用ANSYS大型有限元软件作对比研究,分析了薄壁箱型梁的截跨比、截面相对厚度等几何特征参数对箱梁扭转变形的影响,并发现这两个参数的取值上限可以从0.1分别扩大到0.15和0.24.算例显示:一维有限元法不仅保持了很好的计算精度,而且计算模型更加简单、离散未知量大大降低.     

曲线薄壁箱梁结构的梁段单元分析

利用能量变分原理,避免约束扭转和畸变初参数法求解的繁琐,考虑曲线梁各项内力和变形的主要耦合关系,推导出考虑曲线薄壁箱梁约束扭转翘曲、畸变和剪滞效应的梁段单元刚度矩阵．并对１座４跨连续钢箱梁进行了实用的结构分析     

单箱双室钢底板波形钢腹板组合箱梁扭转性能分析

为研究单箱双室新型钢底板波形钢腹板组合箱梁的扭转性能,基于乌曼斯基第二理论推导了箱梁的扭转微分方程和应力公式,结合纯扭转试验和有限元模型,检验理论公式的正确性.分析不同因素对箱梁扭转性能的影响,对比新型梁与传统混凝土底板梁的性能变化.结果 表明,同一测点理论值、有限元值与实测值吻合较好,差值大多在30％以内,整体变化规律一致.横隔板和加劲肋的一般布置方式对新型梁的有效抗扭刚度影响较小;当高宽比达到0.4时,截面正应力会产生明显变化.相对于传统梁,新型梁抗扭刚度减小8.58％,截面约束系数减小58.44％;相同扭矩下,新型梁跨中扭转角增大13.6％,最大扭转双力矩减小69.66％,2种箱梁正应力区别明显,剪应力相差较小.     

芳纶纤维片材抗剪加固二次受力梁的试验研究

通过已损伤的钢筋混凝土简支梁的抗剪试验，对用芳纶纤维片材AFRP(Aramid Fiber Reinforced Plastics)加固钢筋混凝土梁的斜截面抗剪性能进行了试验研究．结果表明，用AFRP加固技术可以提高钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力，还可以改善构件的变形能力，增加构件的延性。     

FRP板加固钢筋混凝土梁的计算探讨

采用纤维增强塑料 (FRP)板对钢筋混凝土构件进行加固是近年来混凝土结构病害防治研究领域的一个新兴方向。该文基于钢筋混凝土结构设计理论中的截面平衡方程和应力应变关系 ,为FRP板加固的钢筋混凝土梁的计算提供了行之有效的理论和方法。以双筋矩形截面梁的计算分析为重点 ,给出了适用于单筋、双筋矩形截面梁和T形截面梁的计算公式 ,较好地反映了梁抗弯加固时正截面受力情况 ,对类似结构的加固设计也提供了有益的参考     

锈蚀钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算

锈蚀钢筋混凝土梁因钢筋锈蚀而造成钢筋截面积减小,并且由于锈蚀产物的锈胀力作用而使得混凝土产生裂缝。考虑到锈蚀钢筋混凝土梁的受剪承载力不仅与纵向钢筋的截面削弱有关,而且与裂缝之间的摩擦力以及构件在受压区未开裂部分的受剪能力有关,从这三个方面出发,建立了分析无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力的一般方法。     

钢筋混凝土深梁和浅梁的统一非线性网格模型

提出将计算截面放置于结构中实现截面应力重分布分析的钢筋混凝土梁非线性网格模型方法,该方法不仅可以分别考虑梁的抗弯机制与抗剪机制,还可以描述钢筋混凝土浅梁和深梁从开裂至破坏的受力机理,从而实现钢筋混凝土梁的统一分析模型.算例结果表明,非线性网格模型不仅能较准确地计算结构的承载力,并且能清晰地反映结构受力机制,为设计分析提供依据.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪承载力研究

以9根用碳纤维布加固的钢筋混凝土抗剪梁为试验研究对象，考察了不同间距、粘贴层数、粘贴角度及预加栽对加固梁抗剪极限承载力及加固效果的影响，研究了碳纤维布的应变变化规律及其破坏模式．根据试验现象，提出了CFRP有效应变、有效长度的概念．基于CFRP布两种破坏模式．在理论和试验分析的基础上，提出了考虑CFRP布粘贴角度影响的抗剪承载力简化计算公式．结果表明，采用碳纤维布对钢筋混凝土梁剪切加固后，其抗剪强度明显提高．图13，表3，参8．     

超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁抗剪性能

为研究超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪性能,采用不同厚度的超高性能混凝土对梁侧面进行加固,并对其进行单点静载试验。观察梁的破坏过程和破坏模式,并根据梁的荷载-应变曲线,分析超高性能混凝土加固层对钢筋混凝土梁承载力和刚度的影响;同时,采用数字图像相关方法对试验梁的裂纹发展进行了对比分析。结果表明：与未加固梁相比,加固梁的破坏形态由脆性剪切破坏转变为延性弯剪及弯曲破坏;随着加固层厚度的增加,加固梁开裂荷载、峰值荷载和变形能力明显提高;通过数字图像相关方法,可以直接从试验梁表面获取细微变形和应变分布情况,并进一步预测试验梁表面微裂缝位置及破坏形式。最后,建立了超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式,并与试验结果进行了对比,结果吻合较好。     

钢纤维水泥砂浆加固钢筋混凝土足尺梁抗弯性能

为了使钢纤维水泥砂浆这种新的加固材料能早日在土木工程领域得到应用,对采用此材料加固的梁的抗弯性能进行了试验研究.试验包括1根对比梁和6根用钢纤维水泥砂浆钢筋网加固的试验梁,试验梁采用三面U形加固形式,量测主要项目为试验梁裂缝分布形态,荷载-挠度曲线,钢筋、混凝土及加固砂浆的应变发展规律等.通过改变加固梁的加固配筋率和受力形态,研究了这种加固技术对钢筋混凝土梁的承载力、破坏形态、截面刚度及裂缝分布等的影响.试验结果表明:采用钢纤维水泥砂浆对足尺钢筋混凝土梁进行抗弯加固,能较大幅度地提高钢筋混凝土梁正截面承载力和刚度;钢纤维水泥砂浆中的钢纤维能有效地抑制裂缝的产生,使试件具有良好的抗裂性能.     

玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁延性分析

为了确定玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁延性降低的程度,进行了9根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁和3根对比梁的试验研究.试验中考虑了混凝土立方体抗压强度、加固量、剪跨比和纵向受拉钢筋配筋率4个变化参数.试验结果表明,加固量、剪跨比、配筋率对加固梁的延性影响显著.根据试验结果,建立了加固梁截面延性分析的试验方法,提出了玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁延性折减系数,给出了折减系数的统计值.在钢筋混凝土梁延性分析的基础上,根据不同的破坏形态建立了玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁延性计算方法,分析了影响延性的主要因素.     

粘钢加固混凝土梁抗剪承载力简化计算方法

在模型试验和有限元分析的基础上,分析了U型钢板箍加固混凝土梁的剪力传递机理.基于极限平衡法,分别推导了U型钢板箍加固普通钢筋混凝土梁以及部分预应力混凝土梁的抗剪承载力计算公式.计算结果与试验实测结果吻合较好,误差均在10%以内,好于现行规范的计算结果.     

CFS抗剪加固钢筋混凝土梁的耐火性能研究

采用厚型防火涂料对3根碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁和1根对比梁进行ISO834标准升温条件下的恒载升温耐火性能试验,得到试验梁的测点温度随时间增加的分布关系。分析不同加载方式、剪跨比、加固量和防火保护层厚度对高温下CFRP抗剪加固梁的破坏形态及耐火极限的影响。试验研究表明:剪跨比是高温下影响CFRP抗剪加固梁耐火极限和破坏形态的主要因素;抗剪加固防火涂料的厚度可以提高剪切破坏的耐火极限,但不改变弯曲破坏的耐火极限。编制了设有厚型防火涂料保护的碳纤维抗剪加固混凝土梁的截面温度场计算程序,通过试验结果验证程序的正确性。为全面考虑影响高温下碳纤维抗剪加固钢筋混凝土梁耐火极限的因素提供补充。