体外预应力混凝土箱梁受压翼缘有效分布宽度试验研究

基于在体外预应力混凝土薄壁箱梁抗弯性能试验研究的基础上,重点研究了各级荷载作用,构件跨中截面混凝土应变分布变化规律,同时编制了箱形截面的等效“工”字形截面抗弯计算非线性分析程序,通过全过程对比分析,确定了体外预应力混凝土箱梁在抗弯正截面承栽力计算时等效“工”字形截面受压翼缘有效分布宽度和剪力滞系数,为体外预应力混凝土箱梁抗弯正截面承栽力计算奠定了基础.图5,表2,参10.     

钢筋混凝土箱形截面受弯构件最小配筋量的计算

基于莫氏假定,考虑到箱形截面顶、底板几何尺寸对开裂弯矩的影响,推导了钢筋混凝土箱形截面受弯构件纵向受拉钢筋最小配筋量计算公式,该公式同样适用于矩形、I形、T形等常见类型截面.对一单箱单室钢筋混凝土箱梁最小配筋量的计算表明,现行公路桥规对钢筋混凝土箱形截面受弯构件最小配筋量的规定偏低.最后对土木工程中常见的箱形截面受弯构件,提出计算箱形截面受弯构件纵向受拉钢筋最小配筋量的简化计算公式.     

冷弯薄壁型钢拼合箱形柱的畸变屈曲性能研究

为研究冷弯薄壁型钢(CFS)拼合箱形截面柱的畸变屈曲性能,首先对9根C形截面柱、9根U形截面柱及21根由C形和U形拼合而成的箱形截面柱进行轴压试验研究和数值模拟分析,考察其屈曲模式特征和受力特性.在此基础上,提出一组假设模型以研究螺钉间距对拼合箱形截面柱变形特征和极限承载力的影响规律及其与试件半波长之间的关系.研究结果表明:1)不同螺钉间距的试件,畸变屈曲半波数量和半波长(λc)均不相同.2)螺钉间距小于0.9λc时,箱形截面柱的承载力大于C形和U形柱的承载力之和,即1+1>2的拼合效应.3)螺钉间距大于0.9λc时,箱形截面柱的承载力逐渐接近C形和U形柱的承载力之和,即1+1≈2.为计算CFS拼合箱形截面柱的极限承载力,在美国规范中直接强度法的基础上提出了一种计算箱形截面柱畸变屈曲弹性临界荷载的方法,将计算的临界屈曲荷载用于直接强度法以得到拼合箱形截面柱的极限承载力,理论计算结果与试验及有限元结果均比较吻合,验证了本文提出方法的准确度和适用性.     

一种连续箱梁的高精度解析计算方法

以能量变分原理为基础,综合考虑箱梁满足轴力自平衡的剪力滞和剪切变形等多重因素的影响,推导连续箱梁的控制微分方程及自然边界条件,获得集中荷载和均布荷载作用下的连续箱梁解析解。通过算例将本文解析计算结果与ANSYS有限元计算结果进行比较。研究结果表明:两者计算结果吻合良好,证明本文计算方法正确,本文构造的位移函数是正确和可靠的。所得公式比以往箱形箱梁剪力滞计算理论有一定发展,由于剪力滞效应的影响,薄壁连续箱梁截面形心应力不再为0 Pa;箱梁顶板及底板的应变曲线不为直线,而是顶板中心、底板中心及悬臂板边缘滞后的曲线。     

变截面薄壁箱形连续梁考虑大挠度和剪力滞影响的力学分析

为了考察变截面薄壁箱形梁考虑大挠度和剪力滞效应的受力性能,依据势能变分原理,考虑箱梁翼缘正应力的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性影响,将5个广义位移函数(竖向挠度、扭转角和3个剪滞翘曲位移)用样条函数展开,使变截面薄壁箱形连续梁的大挠度问题转化为求解非线性代数方程组问题,并采用Newton-Raphon迭代法求解.研究结果表明:要合理地分析薄壁箱形梁的受力状态,应对翼缘板的悬臂板、顶板和底板分别取不同的剪力滞翘曲位移函数进行计算;变截面连续箱梁受力比相应等截面薄壁箱梁的压力更为合理,更能适应连续梁箱梁截面内力沿梁纵向的变化;大挠度对变截面连续梁箱梁内力、位移的影响程度取决于荷载.     

大跨度预应力混凝土连续箱形梁桥横向预应力测试及其结果分析

箱形截面连续粱桥的受力比较复杂,除了承受顺桥向平面内的弯曲和剪力外,还要承担偏载时产生的扭转剪应力,此外,车辆荷载以及局部温差将会对箱粱产生横向剪应力.因此常在箱梁顶板内设置预应力钢筋,文章对某大跨度预应力混凝土连续刚构桥的横向预应力进行了现场测试,结合有限元计算结果,验证了横向应力的施加效果符合设计要求.     

混凝土薄壁连续箱梁剪力滞效应试验研究

对大比例长悬臂梯形截面混凝土薄壁连续箱梁在弹性范围内的剪力滞效应进行试验研究与分析,并研究在各级荷载作用下,中间支座和跨中截面荷载一挠度曲线以及翼缘混凝土应变分布规律等。考虑翼缘弯曲正应力沿宽度方向和厚度方向的不均匀性,给出翼缘等效宽度计算系数公式;根据试验结果,得到连续箱梁中间支座和跨中截面翼缘等效宽度计算系数,并和现行JTGD62-2004规范中翼缘等效宽度计算系数计算结果进行比较。研究结果表明：混凝土薄壁连续箱梁无论在中间支座处,还是在跨中截面均存在正剪力滞现象：规范连续箱梁翼缘等效计算系数公式偏于安全。     

多室变截面箱形结构强度计算的传递矩阵法

本文根据薄壁结构扭转分析理论,应用传递矩阵法,推导了多室变截面箱形结构的初参数传递方程.根据此方程提供的结构翅曲参数和有关内力素,可以对多室变截面箱形结构进行强度计算.文中给出了相应算例.     

基于辛方法的薄壁箱梁剪力滞现象圣维南解析解

以弹性力学辛求解体系为基础,对薄壁闭口截面悬臂箱梁的剪力滞问题进行研究.将满跨均布荷载作用下的箱梁翼板部分进行简化,求解圣维南问题的解析解,给出了剪力滞和有效宽度的闭合多项式表达形式,并与国际规范及数值解加以比较.结果表明,所得公式表达简单,可以快速计算悬臂箱梁桥的有效宽度.
     

工字形和箱形曲梁的非线性稳定分析与比较

对工字形和箱形曲梁进行了稳定分析计算,模拟了在满跨均布竖向荷载作用下两种截面曲梁的工作特性。     

预应力混凝土连续箱梁桥的静、动载试验研究

通过对某连续箱型梁桥控制截面和典型位置的应力和变形观测,得到了桥梁实际应力分布和变形情况。通过动载试验,得到了结构的频率等动态参数。结果表明,该桥理论分析和设计计算方法可靠,施工质量优良,桥梁刚度和承载能力满足要求。     

高速铁路下承式钢箱系杆拱结合桥的受力分析

为了了解下承式系杆拱结合桥的受力性能,根据武广客运专线某140 m下承式钢箱系杆拱结合桥,设计制作1个比例尺为1-8的全桥试验模型,并对桥梁在全桥均布、半桥均布、全桥偏载、半桥偏载和超载共5种工况进行加载试验和分析.研究结果表明:在均布荷载作用下,半桥加载方式引起的竖向挠度约为全桥加载时的2倍;在偏载作用时,重载侧与轻载侧竖向挠度之比小于它们的荷载之比;在受力上,拱肋、系梁和纵梁的半桥均布加载都比全桥均布加载时更不利;对于横梁,端横梁梁端面内接近固结,其他横梁梁端面内接近铰结,面外弯曲问题则可通过采用箱型横梁和加大端横梁截面尺寸等措施加以缓解;刚性吊杆既受轴拉作用,也受弯曲作用,以端吊杆受力最为不利,设计时需引起注意;混凝土板的受力状态以第一系统引起的轴拉作用与竖向荷载引起的弯曲作用为主,采用3%以上的高配筋率时裂缝宽度能得到有效控制.     

小半径曲线连续箱梁桥恒载应力的空间分布特性分析

为研究混凝土曲线箱梁桥的空间受力特性,以某主梁宽9.75m、桥长5×18.76 m的城市立交匝道桥为工程背景,利用ANSYS有限元软件计算几种标准跨径的桥梁模型,通过对截面应力进行积分运算获取截面不同区域所承担的内力比例,并以内力比值系数、应力差值和应力比值为评价指标讨论了同跨径下曲线箱梁桥与直线箱梁桥在一期恒载作用下各控制截面弯矩、剪力和应力的差异。研究发现:一期恒载作用下,曲线箱梁顶、底板法向正应力分布不均匀,剪力滞系数最大可达1.35;外侧腹板承担剪力值最大可达内侧腹板的2.65倍;圆心角超过8°时,边跨跨中截面剪力比值系数大于1.1,圆心角超过13°时,边跨支点截面剪力比值系数大于1.13;在恒载作用下,曲线箱梁桥中性轴“倾斜”,在边跨跨中截面外侧出现正应力卸载现象,边跨支点截面内侧出现应力卸载现象。现行普遍使用的梁系有限元法计算结果不能真实反应曲线箱梁的空间受力分布,箱梁各腹板受力和顶底板弯曲正应力的分布在工程设计中应引起足够的重视。     

曲线匝道箱梁桥现浇施工中支架布置形式分析

支架现浇施工在桥梁工程中运用广泛,但在曲线匝道箱梁桥支架现浇施工中仍存在施工难点,导致支架安全事故频发。针对曲线匝道箱梁桥固定支架整体就地浇筑施工过程中支架受力不均匀问题,总结了三种曲线箱梁桥支架布置方式,以不同支架布置方式、不同桥宽、不同曲率的MIDAS/Civil曲线匝道箱梁桥有限元模型为对象,通过对比分析不同模型计算所得内外两侧支架反力差数据的方式,比较了不同支架布置形式的优缺性,并研究了三种布架方式中轴线平行式布架方式下支架受力的影响因素,在此基础上探讨如何选取合适的支架布置方案以满足支架系统受力要求与施工便捷性要求。研究发现：轴线平行式布架方式在支架受力方面安全性能较高、施工可行性强。轴线平行式布架方式下内外侧支架反力差受桥宽及分段数量影响。提出了轴线平行式布架方式在不同桥宽下的合理分段范围。     

水平双向加载下钢筋混凝土箱型墩的恢复力模型研究

为了系统地评价钢筋混凝土箱型墩在水平双向荷载作用下的抗震性能,以钢筋混凝土箱型墩的双向拟静力试验为依据,采用Open Sees分析程序对钢筋混凝土箱型墩在水平双向荷载下的滞回性能进行数值分析。根据钢筋混凝土箱型墩实测和模拟滞回曲线的特点,提出水平双向加载作用下钢筋混凝土箱型墩的恢复力模型,并考虑其主要影响因素,给出所提出恢复力模型特征参数的确定方法,并与试验结果进行对比。结果表明:应用所提出的恢复力模型能够较好地反映钢筋混凝土箱型墩的滞回性能,得到的水平荷载-位移计算曲线与试验曲线吻合较好。     

多车激励下波形钢腹板连续梁桥沥青铺装动力学响应

为研究多车激励作用下大跨径桥梁桥面铺装层的动力学响应,建立含有Fiala轮胎的多刚体实车模型以及大跨径桥梁有限元精细模型,考虑桥面随机不平顺激励,构建包含桥面铺装层的车-桥刚柔耦合系统动力学模型。计算准静态条件下桥梁控制截面的挠度,并与现场静载试验进行对比,验证了所建车-桥耦合模型的正确性与计算结果的有效性。研究不同编队多车荷载作用下波形钢腹板连续箱梁桥铺装的动力响应,不同工况对于车辆后轴悬架力和垂向轮胎力的影响,结果表明：多车荷载相比于单个车辆荷载所引起的动力响应更大,更容易引起桥面铺装和桥梁结构的早期损伤;在车辆数量相同、车速相同、前后车距相等的情况下,车辆行驶编队不同时所引起的桥面铺装层最大挠度、最大纵向应力和最大横向剪应力分别增大了19.7%、23.5%和8.0%,且最大纵向拉应力和剪应力均发生在防水混凝土-混凝土梁之间,容易产生早期疲劳开裂;车辆后轴悬架力随着载重增加而增大,垂向轮胎力随着速度和载重增加而增大。     

整桥-温度-重载耦合作用下钢桥面黏结层力学分析

建立了整桥鱼脊骨模型和基于复合材料层合板单元的铺装层体系计算模型.首先分析了整桥应力场及局部梁段的温度场对防水黏结层的作用效应以及最不利工况,然后得到黏结层在重载、整桥应力场及日照温度场耦合作用下的最不利层间剪应力.计算结果表明:整桥应力场作用时,黏结层在受扭梁段受层间横向剪应力为主,而在受弯及受拉梁段受层间纵向剪应力为主;当日照温度场作用时,受层间横向剪应力较大;重载作用下,黏结层层间横向剪应力明显大于纵向剪应力,且与荷载集度呈线性关系.在整桥-温度-重载多场耦合作用下,分析得到黏结层的最不利受力状态,并基于贡献率的概念,分析了整桥应力场、日照温度场及车辆荷载各自对黏结层层间剪应力的贡献情况.车辆荷载作用对黏结层层间横向剪应力的贡献率仅为80.1%,对黏结层层间纵向剪应力贡献率为89.3%.     

弯箱梁桥的内力影响面机动分析

该文用样条有限条法导出了弯箱梁桥的应力、应变及单元刚度矩阵,推导了求一点确定内力分量的内力影响面定理,提出了等价荷载的概念,并求出了分别相应于样条结点参数及样条结点位移的等价荷载.最后编制了程序,通过静力分析和机动分析得出的影响面进行比较,说明了这种方法的正确性.     

曲率半径变化对曲线梁桥墩顶荷载特性影响分析

在现代化桥梁建设中,曲线梁桥应用越来越多,曲线梁桥由于"弯扭耦合"效应的存在使其墩顶的荷载特性受力比较复杂。以某曲线梁桥为例,运用Midas civil针对曲线梁桥分别从恒荷载、温度力、制动力、预应力、移动荷载等方面进行分析,得到各种荷载作用下曲线梁桥墩顶荷载分布情况,为后续曲线梁桥下部结构设计提供工程参考。     

大跨径三塔缆索承重桥力学性能研究

分别建立了三塔缆索承重桥3种桥型的有限元计算模型,通过对比研究,给出了3种桥型的一些力学特性.进行主跨为1 400m的3种桥型方案试设计,论证了3种桥型的可行性,给出了三塔缆索承重桥的一些经济特性.对比了3种桥型的施工方法,论述了施工期间力学性能较佳的桥型.研究结果表明:协作桥的中塔主缆抗滑移稳定性较难满足设计要求;3种桥型索塔的轴力相近,而斜拉桥主梁的轴力很大,稳定性相对较差;斜拉桥扭弯频率比最大,比悬索桥大37%左右,比协作桥大8%左右;协作桥经济性能较佳,其单位面积造价比斜拉桥和悬索桥分别少29%和15%;悬索桥的施工工艺较为成熟,施工期间具有更好的稳定性.