一种计算组合梁徐变和收缩效应的新方法

为准确方便计算钢-混凝土组合梁徐变和收缩效应,预估组合梁的长期力学性能,采用直接法推导了组合梁材料换算系数、徐变调整系数和收缩调整系数,获得组合梁时随应力公式,可根据材料力学中单一材料的力学公式计算组合梁截面应力.算例分析表明:采用直接法计算组合梁截面纤维应力结果与采用内力分配法计算的结果符合性很好.直接法适用性非常广,适用于正弯矩下的简支组合梁、框架组合梁和预应力组合梁等,根据不同的约束形式和荷载类型给定组合梁截面形心处的内力值,可计算相应的时随调整系数、截面应力和应变.该方法简单实用,是对组合梁长期力学计算方法的一种有效补充,可直接应用于工程实用计算.     

连续组合梁收缩的约束力研究

连续组合梁的混凝土板收缩时将产生较大的弯曲变形。弯曲变形受到钢梁约束产生内部约束力,受到冗余支座约束产生外部约束力。至今对连续组合梁收缩的内部和外部超静定相互耦合的解析分析存在不足。该文对内部超静定引入重分布系数,同时考虑徐变和钢梁约束对柔度系数的修正。按照外部约束力为时间增函数的变荷载特性,进行组合截面应变的增量分析。以钢梁约束弯矩为解耦未知量,基于改进迪辛格法推导重分布系数和钢梁约束弯矩的近似计算公式,结果与微分方程组的精确解吻合。给出了两跨连续组合梁支点次反力和次弯矩的解析式。对收缩徐变的处理方法适用于多跨连续梁。徐变对连续组合梁收缩的次内力有缓解作用,按照常荷载折减系数约为0.625,按照变荷载约0.77。钢梁高度增加将显著加大连续组合梁收缩的外部约束力。     

徐变对PC连续梁支座沉降附加内力的影响

为分析徐变对PC连续梁支座沉降附加内力的影响,提出一种通过体系转换描述连续梁支座沉降附加内力状态的思路,借助现行桥梁设计规范给出的连续梁徐变内力重分布公式以及徐变应变的积分表达式,推导出老化系数的计算公式.假设支座沉降的发展规律与混凝土徐变发展规律相同,建立考虑徐变影响的总变位协调方程.选取咸河大桥5跨连续梁为算例,分别计算缓慢沉降和瞬时沉降条件下的徐变次弯矩及最不利弯矩.结果表明:徐变对连续梁支座沉降引起的弹性弯矩有很大的消减作用,使实际最终弯矩不足弹性弯矩的1/2,瞬时沉降时的徐变次弯矩可达到缓慢沉降时的3倍;连续梁支座沉降引起的徐变次弯矩及最不利弯矩均与抗弯刚度成正比,与跨度的平方成反比;连续梁支座沉降最不利弯矩的峰值发生在中间支座截面处,其值为第一个内支座截面最不利弯矩的1.25倍.     

无背索斜拉桥主梁空间内力分析方法--以长沙市环线浏阳河洪山大桥无背索斜拉桥为例

采用空间剪力柔性梁格法离散桥面结构,建立了大悬臂钢脊骨箱梁主梁-混凝土桥面组合截面徐变内力重分布计算的初应变法,编制了模拟无背索斜塔异形斜拉桥施工过程和使用阶段的空间内力及稳定分析程序.以此为基础,分析计算了长沙市环线浏阳河洪山大桥无背索斜拉桥主梁内力分布规律、徐变内力重分布对结构内力分配的影响、结构的整体稳定性安全系数等.采用3种计算模式进行分析,结果表明梁跟部全截面轴力基本一致,但轴力的分配差别较大,若不考虑徐变影响,钢箱梁承担的轴力为全截面轴力的0.47～0.50倍;考虑徐变内力重分布,钢箱梁承担的轴力为全截面轴力的0.78倍,而对应的主梁钢箱梁稳定安全系数分别为4.18及3.1,可见,钢箱梁轴力是该桥钢箱梁设计的控制因素.     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

徐变对钢管混凝土拱桥拱肋截面应力重分布的影响

采用混凝土徐变理论及有限单元法,并考虑混凝土的弹性后效及混凝土受四周约束作用的徐变特性,对任意形状拱肋截面的钢管混凝土拱桥的应力重分布进行研究,推出短期荷载作用下截面应力和在长期荷载作用下应力重分布的半解析表达式,提出要应的分析及实施步骤,分析表明,徐变对钢管混凝土拱桥的截面应力重分布非常显著,如与外荷截作用下的应力相叠加,则可能会恶化结构构件的工作。     

钢—混凝土组合梁的分析方法

本文对钢—混凝土组合梁在长期荷载作用下的内力和变形的计算方法进行了分析。文中采用按龄期调整的有效模量法并结合有限单元步进法来计算钢—混凝土组合截面的应力和变形,从而将混凝土的收缩徐变等非弹性时效问题转化为相应的弹性计算问题。文末以一组合框架为例,对其在持续荷载作用下的结构内力重分布及截面应力重分布等长期行为进行了分析讨论。     

连续组合梁弯矩重分布特征及其随荷载的变化规律

为了对钢-混凝土连续组合梁进行受弯全过程描述,对3根两跨连续组合梁进行了静力加载试验,研究支座负弯矩区混凝土开裂后组合梁的内力重分布现象,结合试验现象分别确定连续组合梁正负弯矩区弯矩重分布系数随荷载的变化规律,并给出建议计算公式;在此基础上,考虑钢梁与混凝土板之间的相对滑移,采用共轭梁法得到连续组合梁的荷载-挠度和荷载-转角曲线.研究结果表明,连续组合梁弯矩调幅系数随荷载的增加而增加,且在正负弯矩区表现出相同的规律,可以采用弯矩重分布系数的建议计算公式来反映连续组合梁弹性弯矩和混凝土开裂后实际弯矩之间的重分布关系.     

钢-混凝土连续组合梁弯矩调幅系数比较研究

弯矩调幅法作为一种在弹性分析基础上考虑结构内力重分布的简化计算方法,在工程实践中得到了广泛的应用。为此,简述了钢一混凝土连续组合梁三种不同的弯矩调幅系数确定方法,并通过算例比较了不同弯矩调幅系数对组合梁承载力的影响。对组合梁结构优化设计具有参考价值。     

钢管混凝土劲性骨架拱桥收缩徐变影响理论研究

采用混凝土徐变理论、变形协调、中值理论及平衡条件,并考虑混凝土的弹性后效及受四周约束作用的徐变特性,导出了混凝土徐变、收缩引起的截面应力重分布的表达式。公式简单,应用方便,并对万县长江大桥收缩、徐变模型试验进行分析,所得结果与模型试验较为吻合,同时指出了影响该桥型应力的主要因素。     

桥面板徐变对曲线组合梁桥剪力钉受力性能的影响

钢-混组合梁桥中桥面板与钢主梁通过剪力键连接,混凝土板徐变效应会对剪力键内力产生影响。为探究这种影响,本文以某座钢-混组合曲线梁桥为背景,使用ANSYS建立精细化实体有限元模型,按金属蠕变原理模拟混凝土板徐变效应,在考虑施工阶段的基础上研究混凝土板徐变效应下剪力钉的力学行为。研究表明：钢纵梁处剪力钉横桥向徐变内力约为顺桥向2.0倍,但徐变内力变化趋势均相同即每跨跨中向两侧支点逐渐递增,徐变内力极值均出现在支点湿接缝附近剪力钉上。钢横梁剪力钉横桥向、顺桥向内徐变内力均由横截面中线向两侧逐渐增加,但受“弯扭耦合”影响,横梁内、外侧剪力钉徐变内力相反。徐变影响下全桥剪力钉顺桥向徐变滑移分布较横桥向更加均匀,绝大多数剪力钉顺桥向徐变滑移量仅为横桥向的30%~50%。混凝土板徐变效应对剪力钉内力影响随时间的增加而减弱,内力影响最大是成桥初期3个月;增加混凝土板预制龄期可显著降低成桥时剪力钉的徐变内力,推荐采用龄期为180d的桥面板,并计入10年徐变效应可满足工程要求。     

梁柱截面强弱不同的三类预应力框架试验分析

“柱强于梁”、“梁强于柱”和“梁柱等强”的3种情况在单层预应力框架或多层预应力框架的顶层中是可能出现的．通过4榀预应力混凝土框架在竖向荷载下的试验,对三类预应力混凝土框架的极限荷载、正常使用下的变形、位移延性、塑性内力重分布进行了研究．试验分析结果证明,当截面相对受压区高度较小时,这三类预应力框架均能实现完全的塑性内力重分布,具有较好的位移延性,在正常使用荷载下裂缝宽度和挠度均能满足混凝土结构设计规范的要求．     

非强柱弱梁钢筋混凝土框架试验及有限元分析

通过两榀单层单跨混凝土框架在竖向荷载下的试验研究和非线性有限元全过程分析,对"梁强于柱"和"梁柱等强"框架的极限荷载、正常使用状态下的变形、位移延性和塑性内力重分布进行了研究.研究结果证明,在配筋适当的情况下,"梁强于柱"和"梁柱等强"框架在正常使用荷载下裂缝宽度和挠度均能满足混凝土结构设计规范的要求,且均具有较好的延性,能实现充分内力重分布.     

无黏结预应力连续梁次弯矩演化及弯矩调幅

完成4根无黏结预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验,对支座反力及控制截面弯矩重分布程度进行分析.运用非线性阶段的预应力次弯矩定义,将非线性阶段连续梁总弯矩分解成次弯矩和荷载弯矩.研究加载全过程次弯矩和荷载弯矩的演化规律,提出了对初始次弯矩和弹性荷载弯矩分别调幅的无黏结预应力混凝土连续梁弯矩调幅公式.采用已有文献中一组试验梁对所提公式的计算精度进行验证.研究结果表明,无黏结预应力连续梁弯矩重分布的原因可以归结为无黏结筋应力的增长以及连续梁各部分割线刚度比值的改变.承载力极限状态下,次弯矩折减系数随中支座综合配筋指数的增大而增大,荷载弯矩调幅系数随其增大而降低.文中弯矩调幅建议公式较已有公式更接近试验结果,可为设计规范中相关条款的制订提供参考.     

钢-混凝土组合梁的研究与展望

介绍国内外叠合式钢-混凝土组合梁应用及研究成果，分析这种组合梁存在的主要问题，重点探讨各种最新研究的型钢-混凝土组合梁的受力及变形特点，在分析的基础上，认为加强钢-混凝土间的锚固、纵向截面的抗剪承载力以及斜截面的抗剪承载力是叠合式钢-混凝土组合梁发展应解决的关键问题，提出的新型组合梁加强了钢与混凝土间的粘结，提高了结构的抗剪能力及抵抗变形的能力，加强了结构的整体性及抗火能力．     

桥梁施工中连续梁内力重分布程序设计及应用

在桥梁结构施工中,由于施工荷载以及连续梁的自重作用,使得连续梁的某些梁段脱离支座,发生内力重分布,危及结构安全。文章以连续梁的有限元方法为基础,提出了一种判断梁与支座脱离的方法,并给出了内力重分布的程序设计方法,可供实际工程中参考使用。     

预应力型钢混凝土框架试验研究和设计理论

基于两榀预应力型钢混凝土框架的竖向静力试验,对其破坏形态、裂缝的开展与分布、刚度变化、弯矩调幅等特征进行研究.试验结果表明:预应力型钢混凝土框架梁发生类似于钢筋混凝土适筋梁的正截面受弯破坏,属延性破坏,框架梁端形成塑性铰实现了塑性内力重分布,位移延性比大于3,弯矩调幅值为30%左右,弯矩调幅值高于普通预应力混凝土结构.最后分析了次内力产生的本质,提出考虑次内力包括次弯矩、次轴力的预应力型钢混凝土结构的抗弯极限承载力、抗裂度、刚度及最大裂缝宽度计算公式,计算结果与试验数据较吻合.本文计算理论反映了现代预应力设计理论的新思想,为《预应力混凝土结构设计规范》的编制提供依据.