混凝土薄壁箱梁剪力滞效应的空间分析

通过对预应力混凝土薄壁箱梁剪力滞效应的理论分析,重点阐述了有限元法理论在剪力滞分析中应用,介绍了规范考虑剪力滞效应的有效分布宽度方法.利用一实际混凝土箱梁桥进行有限元建模计算,对于箱梁在受到不同荷载作用时表现的剪力滞效应进行了分析,指出箱梁在对称荷载作用情况下仍然表现出剪力滞效应.通过箱梁有限元模型计算指出了初等梁理论...     

压弯箱梁剪力滞计算的梁段有限元法

建立了箱梁在压弯荷载共同作用下考虑剪力滞的控制微分方程.取控制微分方程的齐次解作为梁段的有限元位移模式.在变分原理的基础上,分别导出了在仅有轴向荷载及压弯荷载共同作用下的关于剪滞效应的梁段单元刚度矩阵和荷载列阵.提出了一种适用于斜拉桥或预应力混凝土变截面箱形梁桥等剪力滞计算的梁段有限元法.本文的计算结果与有机玻璃模型试验的结果,以及有限条法的分析值均符合良好.     

城市轻轨箱形梁考虑剪力滞效应的荷载响应

为了研究城市轻轨箱形梁结构荷载响应问题,利用规范规定最不利方式加载,基于能量变分法的最小势能原理推导给出简支边界条件下箱梁截面的剪力滞系数以及挠度的表达式,分别计算二期荷载下箱梁剪力滞系数与竖向挠度,并与ANSYS数值解进行对比.结果表明,二期荷载作用考虑剪力滞效应下箱梁顶板,与本文解相比,跨中剪力滞系数大致相同,竖向挠度不同;与初等梁理论相比,剪力滞效应增大挠度;ANSYS得到结果随着纵向位移逐渐减小,本文解与有限元解大致相同.     

梁端约束条件对箱形梁剪力滞效应的影响

为了揭示梁端约束条件对箱形梁剪力滞效应的影响,选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移,在箱形梁横截面上引入3个翘曲位移修正系数,运用能量变分法建立了关于附加挠度的控制微分方程及边界条件,导出了均布荷载作用下相应于不同梁端约束条件的箱形梁剪力滞系数和附加挠度解析解.结合数值算例,详细分析了梁端约束条件对剪力滞系数和附加挠度的影响.研究结果表明:该研究计算结果与有限元计算结果吻合良好;梁端约束程度越强,剪力滞系数横、纵向分布曲线越陡峭,剪力滞附加挠度纵向分布曲线越平缓;正、负弯矩区的剪力滞系数纵向分布规律与相应的简支箱梁和悬臂箱梁类似;与简支箱梁相比,一端固定另一端简支的箱梁和两端固定的箱梁跨中截面顶板与腹板交汇处的剪力滞系数分别增大了12.86%和25.63%,跨中截面的剪力滞附加挠度分别减小了13.79%和25.60%.     

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.
     

薄壁箱梁剪力滞动力特性的有限段法

以薄壁杆理论和有限元法为基础,提出了薄壁箱梁考虑剪力滞效应自由振动特性分析的有限段法。以剪力滞动力微分方程齐次解作为梁段单元的位移模式,利用能量泛函变分原理,导出了梁段单元的刚度矩阵和质量矩阵。通过矩阵组合,将箱梁自振频率转化为广义特征值问题,获得了振动频率和相应振型,并与有限元法和解析解的计算结果做了比较。研究表明:薄壁箱梁剪力滞效应将降低箱梁的自振频率,随着箱梁宽跨比和自振阶数的增大,对自振频率的影响更显著。     

波形钢腹板组合连续箱梁有效翼缘宽度计算初探

针对目前规范中缺少有关波形钢腹板组合连续梁桥有效翼缘宽度的相关规定,提出一种翼缘有效宽度计算方法,以某大跨度波形钢腹板预应力混凝土组合连续箱梁桥为背景,对其有效翼缘宽度计算进行初步研究,研究结果表明:在自重和集中荷载作用下,跨中混凝上内衬边缘的剪力滞效应显著,翼缘板的有效翼缘宽度系数分别达到0.87和0.7左右,其它部位剪力滞效应不明显;而预应力荷载作用下,波形钢腹板组合连续箱梁的各截面处的剪力滞效应均不明显,可以忽略不计,最后通过有限元计算结果与国内外规范对比发现,波形钢腹板箱梁跨中部分有效翼缘宽度与混凝土箱梁基本一致,设计计算时可参照普通混凝土箱梁;内衬边缘截面的剪力滞效应介于普通混凝土箱梁与钢箱梁之间,其有效翼缘宽度的计算也应介于二者之间。     

碳纤维加固预应力混凝土连续梁力学性能分析

外贴碳纤维布加固法是近几年应用于公路桥梁加固的一种新兴方法,为研究不同方式粘贴碳纤维对预应力混凝土连续梁桥受力性能及剪力滞效应的影响.本论述以在役某公路预应力混凝土连续箱梁桥为研究背景,利用通用有限元程序ANSYS建立实体有限元模型,分析了两种不同加固方式情况下,梁体分别承受预应力、自重、车辆荷载及以上三种工况组合作用下控制截面的剪力滞效应变化规律.通过分析得出结论:采用底板满铺碳纤维和底板纵向间隔粘贴碳纤维两种方式,均对剪力滞效应有影响,而底板满铺对剪力滞系数影响较显著,该结论为以后设计类似工程提供了理论依据.     

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。     

大跨混凝土箱梁桥温度荷载作用下剪力滞效应分析

混凝土箱梁以其良好的结构整体受力性能在现代大跨桥梁结构中得到广泛的应用,但迄今所修建的混凝土箱梁桥中,在施工阶段或在运营阶段,箱梁上均存在较多的由温度引起的开裂现象.造成这一现象的主要原因是现有计算方法的不完善,其中之一就是未考虑箱梁在温度荷载作用下的剪力滞效应.采用有限元法对大跨混凝土箱梁桥在温度荷载作用及自重作用下的剪力滞效应进行了详细的分析,其结果表明在温度作用下,箱梁翼板底面存在着较为严重的剪力滞现象,并获得了箱梁在温度荷载作用下剪力滞效应的一般规律和初步结论,为箱梁的温度应力计算提供了参考.     

薄壁曲线箱梁剪力滞效应的梁段有限元法

提出以剪力滞平衡微分方程的齐次解作为梁段单元的位移模式,建立了考虑弯、扭、剪力滞耦合的有限段模型.利用刚度法以及功能原理推导出梁段的单元刚度矩阵和荷载列阵,并编制计算程序.制作了一两跨连续曲线箱梁有机玻璃实验模型,分别进行了在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应试验研究,其结果验证了方法的正确性.研究表明,曲线箱梁内侧正应力比外侧的大.     

大跨度变截面波形钢腹板组合连续箱梁桥剪力滞效应研究

目的确定影响剪力滞系数的主要几何参数,总结计算翼缘有效宽度比的经验公式.方法基于有限元软件Midas/FEA,计算集中(均布)荷载作用下腹板厚度、顶板厚度、荷载类型、宽跨比等因素对大跨度变截面波形钢腹板组合连续箱梁剪力滞效应的影响,找出其中对剪力滞效应有主要影响的几何参数,利用数据回归分析方法研究翼缘有效分布宽度取值问题.结果剪力滞效应受荷载作用类型影响较大.明确宽跨比是影响箱梁剪力滞效应的主要几何参数.结论建立了集中荷载作用下波形钢腹板组合箱梁翼缘有效分布宽度计算的经验公式.     

预应力混凝土箱梁桥施工过程剪力滞试验

国内外箱梁剪力滞研究多按结构一次成型进行分析,无法准确模拟自平衡施工过程所产生的累计效应.依托某连续梁桥的实桥测试,同步采集施工过程中的应变数据,分析研究预应力混凝土箱梁桥自平衡施工过程中的剪力滞特性.通过测试荷载作用前后的应变增量,归纳出累计剪力滞规律,并与块体有限元模型计算结果进行对比.总结出若干规律:梁段累计剪力滞系数随着长高比或长宽比的增大而逐渐减小并趋于稳定,其中自重和挂篮前移会增大剪力滞效应,预加力则减小剪力滞效应;剪力滞系数按结构一次成型计算平均小于考虑施工阶段的20%~30%,这一点在箱梁施工阶段分析时必须重视.     

薄壁箱梁剪力滞效应数值计算

运用有限元方法,采用板壳单元——Shell 63单元,对薄壁直线箱梁和薄壁曲线箱粱剪力滞效应分别进行了数值计算．将直线箱梁剪力滞效应的数值计算结果与变分法理论计算值及模型试验值进行了对比,三者吻合较好。验证了本研究数值方法的正确性．在有限元理论的基础上,进一步计算了曲线箱梁在静力荷载作用下的挠度、应力、应变及剪力滞系数值,分析了曲率半径等因素对曲线箱梁剪力滞效应的影响．计算结果表明,曲率半径对曲线箱梁的剪力滞效应影响较大．与直线箱梁相比,截面相同位置处的剪力滞系数随曲率半径的减小而增大,增幅远超过5％以上．因此在曲线箱梁的设计中应对曲率半径加以考虑．     

系杆拱桥二次调索过程中剪力滞效应

主要以西金铁路跨丹拉大桥中64 m钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,对系杆拱桥在二次调索过程中以及成桥状态下的剪力滞效应进行研究以及在该过程中分别建立有横梁和无横梁不同类型的ANSYS有限元模型,研究横梁对箱梁剪力滞效应的影响.研究表明,在二次调索过程中以及成桥状态下箱梁剪力滞系数的变化范围在1.023~0.983,在工况三作用下,剪力滞系数达到整个过程最大值1.023,而在工况六作用下到最小值,整个过程中剪力滞效应变化平缓.通过研究有横梁和无横梁不同类型箱梁剪力滞效应,分析计算数据发现:横梁可以有效改变箱梁的受力,降低箱梁的剪力滞效应,其剪力滞系数变化范围减小了58%,所以在桥梁的设计以及施工中,对横梁要加以重视.     

基于修正翘曲位移函数的薄壁箱梁剪力滞效应分析

为完善薄壁箱梁剪力滞效应研究,构造余弦函数作为剪力滞效应下纵向翘曲位移分布形态的描述,考虑弯曲剪力流分布对薄壁箱梁弯曲曲率和顶底板纵向翘曲位移的影响,引入顶板悬臂板纵向翘曲位移差函数修正系数及内力平衡因子,基于能量变分法,推导了薄壁箱梁剪力滞效应作用下应力与挠度计算微分方程.针对单箱单室简支箱梁和连续箱梁算例,将理论分析方法得到的应力和挠度计算值与有限元结果和实测值进行对比分析.结果表明,按理论分析方法得到的薄壁箱梁纵向应力值不仅与有限元结果、实测值吻合良好,而且能真实地反映顶板悬臂板应力分布形态.集中荷载和均布荷载作用下,考虑剪力滞效应影响的方法使得薄壁简支箱梁跨中挠度分别增加了25. 34%和19. 22%,与有限元结果的误差分别为1. 31%和1. 83%,精度较高.该理论分析方法可以准确预测薄壁箱梁在任意荷载作用下的截面应力与挠度分布.     

双层荷载简支箱梁的剪力滞效应试验研究

通过对比例尺为1∶6的单箱三室双层交通混凝土简支箱梁模型进行试验研究,对其在上层荷载、下层荷载、上下层荷载三种不同工况的双层均布荷载作用下的剪力滞效应进行分析.结果表明:均布荷载作用下,箱梁跨中截面与1/4跨截面顶板均呈现出正剪力滞现象;在弹性工作阶段双层交通混凝土简支箱梁剪力滞效应与荷载作用大小无关,与荷载作用位置有关;荷载作用在底板引起的箱梁剪力滞效应比荷载作用在顶板引起的剪力滞效应要小;当把作用在箱梁顶板的荷载转移一部分作用到底板时,会减小箱梁的剪力滞效应.     

考虑边界约束影响的薄壁箱梁剪力滞翘曲应力分析

为了更加客观地反映箱形梁剪力滞翘曲应力分布,借助有限元软件建立箱形梁实体模型,计算并绘制横截面翘曲应力分布图.在此基础上,重新定义了箱形梁各板的翘曲位移模式,同时引入反映翘曲应力自平衡和悬臂板边界约束影响的修正系数.选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移,应用能量变分法建立了以附加挠度为未知量的控制微分方程及边界条件,并导出了简支箱梁和两跨连续箱梁剪力滞附加挠度和翘曲应力的解析解.通过简支箱梁和连续箱梁算例,结合空间有限元翘曲应力计算结果确定边界约束修正系数可采用1.4.算例表明,本文方法计算结果与有限元数值解吻合良好.     

大跨径混凝土箱梁桥剪切开裂及下挠原因

从设计角度对大跨径预应力混凝土箱梁桥的剪切开裂及下挠原因进行了分析.采用考虑截面翘曲在内的7自由度空间直梁计算模型和空间梁格计算模型对某工程实例进行了计算比对.结合工程实例,计算分析了箱梁活载剪应力放大系数,探讨了箱梁底板开裂和剪力滞效应对挠度的影响.     

翼板横向位移对箱梁剪力滞效应的影响

为了揭示翼板横向位移对箱梁剪力滞效应的影响,在箱梁全截面上引入能充分反映剪力滞翘曲特性的中性轴修正系数,选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移,从翼板剪切变形与附加挠度的几何关系入手,定义了箱梁的翼板横向位移模式,运用能量变分法建立了考虑翼板横向位移影响的箱梁剪力滞效应解析理论.简支和连续箱梁算例分析表明:考虑翼板横向...