一种计算支座约束影响下连续组合梁徐变次内力的解析方法

为合理方便地计算支座约束影响下连续组合梁的徐变效应,预估组合梁长期力学性能,基于力法基本原理和混凝土徐变本构方程,分解了连续组合梁截面应力重分布和结构支座约束内力重分布的耦合关系,推导了连续组合梁在支座快速约束和缓慢约束两种情况下的徐变次内力解析公式,并通过理论和数值方法对算例进行分析.计算表明:徐变对支座沉降约束起有利作用,组合梁徐变次弯矩受截面内部应力重分布影响,受重分布系数控制,随组合梁截面混凝土与钢梁的刚度比变化,内部应力和外部内力相互影响,且与徐变系数和老化系数相关.采用该方法可较方便地计算连续组合梁在支座约束变化下的内力,公式推导建立在清晰的力学基础上,计算结果能较有效地反映组合梁力学特征,是对组合梁长期力学性能计算方法的一种有效补充.      

三跨变截面预应力混凝土连续梁桥的收缩徐变效应

混凝土的收缩徐变效应是影响预应力混凝土连续梁桥受力的重要因素。混凝土收缩徐变效应研究是进行混凝土桥梁设计的前提。通过对影响混凝土收缩徐变效应的主要因素分析,揭示混凝土收缩徐变对桥梁变形和内力的影响规律。以某三跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥为工程依托,采用有限元仿真分析方法,将连续箱梁所处环境的相对湿度、混凝土加载龄期以及运营时间对混凝土收缩徐变效应的影响进行参数分析。研究认为:混凝土收缩和徐变所引起的连续梁的竖向位移及截面弯矩均随环境相对湿度的增大而减小;随着加载龄期的延长,混凝土收缩作用引起的连续梁竖向位移与截面弯矩总体呈增长趋势,而混凝土徐变作用引起的连续梁竖向位移与截面弯矩变化较小;运营时间对混凝土收缩作用引起的梁体竖向位移影响显著,而对截面弯矩无影响,运营时间对混凝土徐变作用引起的梁体竖向位移与截面弯矩均影响较大。文中研究结果对同类工程设计提供一定的参考价值。     

变截面连续梁的三弯矩方程

本文在变截面梁(轴)变形的简便数值解法——平均弯矩法的基础上,提出了变截面连续梁的三弯矩方程。用此方程不仅可求解不同跨度变截面梁的内力(支座弯矩),而且能解跨距内截面变化的连续梁的内力(支座弯矩)。     

局部张拉预应力筋加固混凝土超静定梁的内力计算

针对局部张拉预应力筋加固混凝土超静定梁内力,采用结构力学方法进行了计算分析.首先讨论了不等跨连续梁在不同部位张拉预应力筋时的内力计算,得出了加固结构不同截面时超静定梁内支座产生的主、次弯矩及综合弯矩的计算表达式.在此基础上,分析了等跨连续梁的内力计算,根据叠加原理,即可得到超静定梁多个截面同时加固时的总弯矩.论文还分析了预应力筋位置对加固连续梁内力的影响.所得出的结果可作为局部张拉预应力筋加固混凝土等跨及不等跨连续梁内力计算的依据.     

支座沉降的连续梁的计算

理论上,连续梁的支座都是有沉降的,但因种种原因,这种支座的沉降在连续梁计算时常被省略或忽视.本文分析了连续梁支座沉降对内力的影响,说明了支座沉降可能对连续梁的内力产生重要的影响,不可将其轻易忽视.并结合建筑工程实际,说明了计算支座沉降的连续梁的方法.     

无粘结碳纤维筋预应力连续梁板弯矩调幅研究

无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁板因配有一定数量的非预应力有粘结钢筋,其在整个加荷过程中存在一定的塑性内力重分布现象。利用无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁板全过程分析程序,考察中支座控制截面综合配筋指标、跨中控制截面综合配筋指标、预应力度、加载方式、跨高比及CFRP筋弹性模量等参数对该类连续梁板弯矩调幅的影响规律。基于仿真分析结果,建立了该类连续梁板弯矩调幅系数计算公式,可以此为依据进行连续梁板的塑性设计。     

含气地层不均匀沉降对盾构隧道结构影响的固-液-气耦合分析

为掌握含气地层中盾构隧道渗漏气引起的地层变形对隧道结构的影响,以苏通气体绝缘金属封闭输电线路(gas-in-sulated metal enclosed transmission line,GIL)项目中江底富含高压浅层气地层为研究对象,利用自主开发的有限元程序,并采用非饱和弹塑性本构模型,对含气地层不均匀沉降对盾构隧道结构的影响进行了三维固-液-气耦合数值模拟分析.结果表明:排气引起的地层不均匀沉降会导致隧道沉降,产生附加内力.其中,渗气口附近沉降位移最大,含气地层下部由于卸荷效应会有少许回弹;同时,沉降位移最大处所在截面的附加弯矩也最大;越远离含气层的位置,截面附加弯矩越小.     

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.     

预应力混凝土连续梁桥的收缩徐变分析

混凝土的收缩徐变是影响超静定结构的主要因素之一,在大跨度桥梁的悬臂施工过程中必须加以控制.采用有限单元步进法,通过对某大跨度预应力混凝土连续梁桥的收缩徐变分析,可以很方便地计算出连续梁桥从施工到成桥以及成桥后任意时刻任意截面的内力与变形,为箱梁桥的收缩徐变计算提供参考.     

考虑支座失效的基础隔震结构振动台试验研究

为研究隔震结构在多向动力耦合激励下的动力响应和荷载传递路径,进行了一个缩尺比例为1∶4的三层平面不规则RC隔震框架结构振动台试验. 通过研究结构的加速度响应、位移响应、隔震支座内力响应、损伤跨梁混凝土和钢筋应变等,揭示了多向动力耦合激励下的抗倒塌性能. 进一步利用OpenSees有限元软件,分析了损伤跨梁内力和支座损伤指数分布规律. 研究结果表明：在双向水平地震和单个隔震支座突然失效引起的竖向不平衡荷载耦合激励下,失效点位置处结构的竖向动力响应显著增大,并发生明显的竖向变形;支座瞬时失效产生的动力效应对各支座内力均有影响,特别是对相邻支座的内力影响更加明显;支座瞬时失效产生的竖向不平衡荷载由空腹效应和梁端弯矩共同抵抗;支座瞬时失效对相邻支座损伤指数影响最大;在多向动力耦合激励下失效区域的动力响应比仅考虑竖向不平衡荷载下更显著,隔震层损伤指数分布相比地震单独作用下更加离散.     

CFRP布加固无粘结预应力连续梁受力性能试验研究

对10根经历了极限荷载的无粘结预应力混凝土连续梁用粘贴CFRP布进行了加固.完成了10根加固梁的试验,考察了平截面假定的适用性、无粘结筋的应力增长情况、加载过程中裂缝的分布与开展、跨中变形的发展、试验梁的破坏特征等.基于试验结果,建立了考虑原梁受荷历程影响的正截面承载力计算方法,提出了以中支座控制截面在极限荷载下的弹性弯矩计算值MLoad与张拉引起的次弯矩Msec之和(MLoad Msec)为调幅对象,以相对塑性转角θp/h0为自变量的调幅系数β的计算公式.     

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。     

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.     

基于SHDR支座的异形斜交梁桥减隔震分析

随着城市桥梁的发展,城市立交匝道上异形斜交梁大量增加,由此引起高烈度地区异形斜交连续梁桥减隔震问题日益突出.本文以甘肃(天水)国际陆港城陆港大道第一联(30+28.5)m异形斜交连续梁桥为实际工程背景,采用有限元分析软件Midas Civil—2019建立桥梁空间三维抗震模型,采用反应谱及非线性时程分析方法,对普通橡胶支座和SHDR支座的地震反应的影响分别进行分析,研究在纵向及横向地震作用下1#固定墩和2#活动墩墩顶左右支座位移及内力的变化规律.结果表明:SHDR支座对该异形斜交连续梁具有很好的减隔震作用,采用SHDR支座能增加桥梁结构前三阶振型的自振周期,避开地震动卓越周期;与普通支座相比,采用SHDR支座后,活动墩分担了较大的地震力,固定墩墩底弯矩和墩顶位移反应显著减小,使结构处于弹性受力状态,以满足抗震设防目标.     

预应力混凝土超静定结构中的次弯矩

针对现有预应力混凝土正截面承载力计算方法中对次弯矩的考虑 ,文章阐述了在特殊布筋形式及高次超静定的井式梁结构中 ,次弯矩的形状、大小、正负均不同于一般连续梁和框架结构 ,次弯矩不再是对支座有利对跨中不利 ,次弯矩图在支座间也可能不是直线 ,指出了有关技术规程的局限     

局部锚固失效下桩锚支护体系深基坑力学响应分析

以某砂土层桩锚支护结构深基坑为工程背景，基于有限元程序Plaxis建立数值计算模型，对单排锚索失效、双排锚索失效两种局部锚固失效工况分别进行模拟，研究了预应力锚固失效引起的支护结构力学响应规律，揭示了锚固失效后的锚索荷载传递规律.研究表明:相对于单排锚索失效情况，双排锚索失效对基坑支护结构变形及内力的影响较大;在群锚失效最不利工况下，桩体最大弯矩和位移分别为正常工况时的1.66倍和1.74倍;桩体弯矩增大倍数是决定桩体是否发生破坏的重要指标.     

火灾后钢筋混凝土连续梁力学性能的计算分析

为研究火灾后钢筋混凝土连续梁力学性能,对已有试验结果进行理论分析,并提出计算火灾后构件力学性能简化算法.试验设置1根受火梁及1根对比梁,依据ISO834标准升温曲线对受火梁开展升温试验,静置后,进行受火梁及对比梁常温静载试验.根据实际升温曲线,利用有限元软件对受火梁温度场进行计算,结合常温及火灾损伤后材料力学性能,分析出截面弯矩曲率关系,得出截面抗弯刚度,继而计算出受火连续梁及对比连续梁的弯矩及位移.结果表明:当截面受压区直接受火时,刚度及承载力都有较大降低,其中刚度下降更加显著,当截面受拉区直接受火时,刚度及承载力变化较小;受火梁与对比梁相比,梁弯矩明显更多地向加载点分配,最终导致梁出铰顺序不同,随着荷载增加,常温梁中支座先屈服,继而加载点截面屈服,而受火梁加载点截面先于中支座截面屈服.计算结果与试验结果吻合较好,同时对比分析了传统的计算连续梁的方法,表明其不适用于预测火灾后损伤的连续梁力学性能.     

考虑滞后弹性由混凝土徐变引起的连续梁次内力计算方法

本文简要介绍西德预应力混凝土设计与施工规范《DIN 4227》中对徐变系数(考虑滞后弹性的徐变理论)计算原则。作者根据滞后弹性变形理论对“有效弹性模量法”中的时效系数ρ和折算系数γ提出修正公式。对考虑滞后弹性由混凝土徐变引起的连续梁(逐跨架设)次内力计算进行了分析讨论。     

预应力型钢混凝土框架梁弯矩调幅试验研究

为研究预应力型钢混凝土框架梁的内力重分布及弯矩调幅规律,完成了2榀预应力型钢混凝土框架的竖向静力实验.结果表明:预应力型钢混凝土框架梁能够实现内力重分布,梁端截面荷载曲率曲线近似为线性.采用有限元分析软件对试验框架进行了仿真模拟,并对试验框架梁型钢截面尺寸、相对受压区高度的参数进行分析.基于试验及有限元分析结果,提出了预应力型钢混凝土框架梁端塑性铰长度计算公式,并给出了以梁端控制截面在极限荷载下的弹性弯矩计算值与张拉引起的次弯矩之和为调幅对象、以相对受压区高度和塑性转角为自变量的调幅系数计算公式.     

简支转连续梁桥单(双)支座脱空受力分析

针对先简支后连续梁桥经常出现的支座脱空现象,利用大型桥梁专用有限元软件分别模拟单支座和双支座两种支承形式下不同支座脱空位置,分析支座脱空后桥梁支座反力的变化规律及支座脱空对桥梁内力的影响。研究结果表明,边支座脱空较中支座脱空对相邻支座影响大;在恒载作用下支座脱空导致相邻主梁墩顶负弯矩增大,在活载作用下主梁内力变化较小。