小半径曲线双主梁钢板组合梁桥剪力滞效应研究

以某高速公路匝道桥采用的小半径曲线双主梁钢板组合梁桥作为研究对象,分析了在恒载+车道外偏载情况下,曲率半径和计算跨径对于双主梁钢板梁剪力滞效应的影响。结果表明：支点截面剪力滞效应随着曲率半径的增大而增大,而跨中截面则相反;支点截面的剪力滞效应随计算跨径的增大而减小;在跨中截面,外侧钢主梁剪力滞效应随计算跨径的增大而增大,中间跨剪力滞效应随计算跨径的增大而减小,但规律性并不显著。在纵桥向,除支点截面外,其他截面外侧钢主梁对应顶板的剪力滞系数沿纵向逐渐增大,但在同一截面上剪力滞系数随着计算跨径的增大而减小。总体来说,对于多跨连续的小半径曲线双主梁钢板组合梁桥,中间跨的剪力滞效应比边跨要大。     

钢-混凝土组合梁考虑长期效应影响下的挠度计算与分析

钢-混凝土组合梁截面的应力和挠度会受到组合梁翼缘剪力滞效应的影响.综合考虑组合梁的剪切变形、层间滑移、剪力滞效应及混凝土的长期受力特性,利用能量变分原理推导了钢-混凝土组合梁在长期荷载作用下挠度控制微分方程.通过建立短期荷载作用下的ANSYS有限元模型(FEM)与长期荷载作用下的MIDAS FEM,提取MIDAS FEM计算结果中关于混凝土收缩变形和徐变作用下组合梁挠度数据,叠加至ANSYS FEM计算出的短期荷载作用下组合梁的挠度值,即可得到长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的总挠度值,其结果与本文理论挠度计算值吻合度良好.为了进一步分析剪力滞效应的影响,引入简支组合梁的试验算例,分析了是否考虑剪力滞效应组合梁挠度的变化情况.最后以简支组合梁为例,分析组合梁支点与跨中处混凝土板的有效宽度系数受宽跨比的影响程度,并与中国规范计算方法进行比较.结果表明：混凝土板的有效宽度系数随宽跨比的增大而减小,支点处的有效宽度相对于跨中处较小,计算值与规范值误差不超过5.12%.     

钢板组合桥梁剪力滞效应分析

双肋钢板组合桥梁(双钢板主梁与砼桥面板通过剪力钉连接)由于主梁间距大而存在明显的剪力滞效应。文中选取三跨双肋钢板组合连续桥梁(3×35 m)作为研究对象,采用ANSYS建立其有限元模型,分别对给定温度环境下受恒载和车道荷载作用的桥面板应力进行分析,计算其剪力滞系数。按最大正应力和合力大小不变的原则,将呈曲线分布的正截面应力简化成矩形分布,计算桥面板的有效宽度,并与规范计算结果进行对比。研究结果表明:在恒载和车道荷载作用下,中支点处存在显著的正剪力滞效应,剪力滞系数可达到1. 7左右。在中跨和边跨其余各截面均存在负剪力滞效应。从边支点截面到中支点截面由负剪力滞效应逐步向正剪力滞效应过渡,从中支点截面到中跨跨中截面则由正剪力滞效应逐步向负剪力滞效应过渡。与有限元方法相比,按照规范方法计算的边跨跨中和中跨跨中截面的桥面板有效宽度偏于保守,中支点截面按规范方法计算的有效宽度偏于不安全。     

铁路连续槽形梁桥剪力滞效应分析

为探究铁路连续槽形梁桥的剪力滞效应,以峰福线大目溪大桥为例,基于有限元法分析其在不同工况下的剪力滞效应情况,提出该结构有效宽度的建议值,并且分析截面形式对槽形梁剪力滞效应的影响。结果表明:纵桥向桥面顶板和底板桥梁中心线位置的剪力滞效应在中支座截面较为显著。不同工况作用下,中支座截面和主跨跨中截面桥面板出现正负剪力滞效应交替现象,桥面顶板剪力滞效应相比底板较为显著;对于恒载+活载工况下,中支座截面正剪力滞效应出现在顶板边缘位置和底板中心线处,而主跨跨中截面正剪力滞效应出现在顶板中心线处和底板边缘位置。在恒载+活载、主力+附加力两种工况下的有效宽度比建议值,主跨跨中附近截面取0.83、0.80,边支座截面附近取1,中支座截面取0.74、0.73;对于截面形式不同的槽形梁,其跨中截面的剪力滞效应也表现出顶板相比底板更为突出,当采用箱形桥面板时,因其桥面板中腹板的存在,会导致其剪力滞效应比板式桥面板严重。     

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.     

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。     

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,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180 d的桥面板,并计入10年徐变效应可满足工程要求。     

多因素影响下钢-混连续组合梁的挠度计算分析

为精确计算钢-混凝土连续组合梁的挠度,在综合考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应及组合梁剪切变形影响的基础上,运用能量变分法推导出了钢-混凝土组合梁挠度计算的平衡微分方程,并给出了相对应的边界条件.通过引入均布荷载作用下钢-混凝土两跨连续组合梁的边界条件,求得了考虑滑移效应和剪切变形效应下组合梁的挠度计算公式,并对计算公式的正确性进行了验证.对钢-混凝土连续组合梁挠度做进一步分析表明:滑移效应会降低钢-混凝土连续组合梁的刚度,使组合梁产生附加挠度,并且会在中支点处引起梁负弯矩的增加,对混凝土板的受力产生不利影响.层间滑移位移随剪力连接件抗剪刚度的增大而减小,当剪力连接件抗剪刚度小于1200MPa时,层间滑移效应产生的附加挠度较大,对总挠度的影响也较大,应当考虑滑移效应对组合梁挠度的影响;当剪力连接件抗剪刚度大于1200MPa时,层间滑移效应产生的附加挠度较小,对总挠度的影响也较小,可以忽略滑移效应对组合梁挠度的影响.     

变截面箱梁桥悬臂施工过程剪力滞效应

为了研究剪力滞效应对变截面箱梁桥悬臂施工过程的影响,以某新建(48+80+48) m变截面预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,通过理论分析、数值模拟和现场试验的手段,对变截面箱梁桥悬臂施工过程中的剪力滞效应进行了研究。研究发现：变截面箱梁桥在施工阶段的自重荷载作用下,翼板出现负剪力滞效应,剪力滞效应在固定端最小,且随离固定端距离的增大而增大。在整个施工阶段,0号块截面和1号块截面的剪力滞效应变化规律基本一致,均在箱梁顶板位置出现负剪力滞,箱梁底板位置出现正剪力滞,随着施工的进行,剪力滞效应逐渐减小。梁体的合龙对底板的剪力滞效应影响较明显,其中0号块截面和1号块截面的底板剪力滞出现了由正剪力滞变成负剪力滞的现象。随着施工的进行,0号块截面顶板和腹板交接处的剪力滞系数逐渐增大,在底板和腹板交接处剪力滞系数逐渐减小,1号块梁端截面顶板和腹板交接处、底板和腹板交接处剪力滞系数逐渐减小。     

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。     

钢板组合梁桥混凝土桥面板精细化空间分析

钢板组合梁桥结构具有受力明确、施工方便、便于工业化、标准化应用等优点.混凝土桥面板安全性、耐久性是影响桥梁结构全寿命周期的关键因素.钢板组合梁桥面板明显具有空间受力特性,建立精细化空间网格模型研究了双向板空间受力、小横梁支承刚度、剪力滞效应等结构空间受力性能,为桥梁设计提供参考.     

变截面波形钢腹板组合梁剪力滞效应

为了求解变截面波形钢腹板组合梁截面的剪力滞效应,研究了剪力滞翘曲位移函数模式,证明了按二次抛物线定义翘曲位移函数具有较高的求解精度。基于最小势能原理,利用变分法,推导了等截面波形钢腹板组合梁截面的翘曲位移函数的计算公式;在此基础上,运用差分法,进一步推导了变截面波形钢腹板组合梁截面的翘曲位移函数、附加弯矩、挠度以及剪力滞系数的递推计算公式。研究结果表明:按二次抛物线形式定义广义纵向位移函数对于变截面波形钢腹板组合梁同样可行;宽跨比是个敏感参数,差分法可用于求解任意荷载、任意边界条件下的变截面波形钢腹板组合梁截面的剪力滞系数。最后利用工程实例实测结果和有限元计算结果加以验证,3种方法所得结果吻合。     

轨道交通“双U+箱形”截面桥梁剪力滞效应简化计算方法

针对轨道交通“双U+箱形”组合梁截面,通过分析其竖向弯曲时截面上的剪力流分布规律,引入顶板悬挑段与顶板、底板与顶板剪力流的比来反映截面剪力流对剪切变形的影响,定义各翼板符合其剪切变形规律的翘曲位移函数,基于能量变分法推导剪力滞的控制微分方程,建立连续梁剪力滞效应简化计算方法。以“双U+箱形”组合连续梁为算例,将自重和轨检车荷载单独作用下的剪力滞系数解析解与有限元结果进行对比分析,并讨论梁高和腹板厚度对剪力滞效应的影响。结果表明：按简化计算方法得到的应力与有限元结果吻合较好,轨检车荷载作用下的剪力滞效应比均布荷载作用下的更为明显,且梁高和腹板厚度的变化会减弱截面的剪力滞效应。本文提出的简化计算方法可为复杂截面连续桥梁安全评估提供参考。     

长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的挠度计算与分析

为科学合理计算钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度,综合考虑钢梁与混凝土桥面板层间滑移效应、钢-混组合梁全截面剪切变形及混凝土桥面板收缩徐变的影响,运用能量变分法推导出钢-混组合梁挠度计算的控制微分方程.引入均布荷载作用下简支和两跨连续钢-混组合梁的自然边界条件,求解出了钢-混组合梁在这两种边界条件下的挠度计算公式.计算公式的可靠性得到了实测值和有限元值的验证.研究结果表明:考虑剪切变形与层间滑移后,两跨连续钢-混组合梁跨中最大挠度计算值相对于初等梁理论增大37.4％,而同时考虑混凝土收缩徐变后其挠度计算值增大58％;简支钢-混组合梁考虑混凝土的收缩徐变后挠度计算值相对于初等梁理论增大1.55倍,可见混凝土的收缩徐变效应对钢-混组合梁的挠度影响较大.研究成果可为实际工程中钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度计算提供理论依据.     

长期荷载作用下钢-混凝土组合梁的挠度计算与分析

为科学合理计算钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度,综合考虑钢梁与混凝土桥面板层间滑移效应、钢-混组合梁全截面剪切变形及混凝土桥面板收缩徐变的影响,运用能量变分法推导出钢-混组合梁挠度计算的控制微分方程.引入均布荷载作用下简支和两跨连续钢-混组合梁的自然边界条件,求解出了钢-混组合梁在这两种边界条件下的挠度计算公式.计算公式的可靠性得到了实测值和有限元值的验证.研究结果表明:考虑剪切变形与层间滑移后,两跨连续钢-混组合梁跨中最大挠度计算值相对于初等梁理论增大37.4％,而同时考虑混凝土收缩徐变后其挠度计算值增大58％;简支钢-混组合梁考虑混凝土的收缩徐变后挠度计算值相对于初等梁理论增大1.55倍,可见混凝土的收缩徐变效应对钢-混组合梁的挠度影响较大.研究成果可为实际工程中钢-混组合梁在长期荷载作用下的挠度计算提供理论依据.     

简支钢混组合梁桥在轮载作用下的试验与模拟

为研究组合梁桥受跨中车轮荷载作用下的力学特征,进行了大比例钢混组合梁桥的试验与数值模拟.通过三点加载试验,模拟跨中固定轮载作用下钢混组合梁的受力状态,考虑了车轮加载的实际接触变形及梁端支座的实际约束影响,并对试验进行了有限元数值模拟分析,对钢筋混凝土桥面板、钢梁、抗剪连接栓钉和支座分别进行建模与计算,获得跨中轮载作用下...     

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。     

双层均布荷载作用下混凝土悬臂箱梁抗弯性能试验研究

对大比例混凝土悬臂箱梁在弹性范围内的抗弯性能进行试验研究与分析,重点研究该混凝土悬臂箱梁的悬臂部分在双层均布荷载或单层均布荷载作用下,其荷载-挠度曲线、顶板纵向应变的横向分布情况以及顶板剪力滞系数的横向分布情况.研究结果表明：双层均布荷载或单层均布荷载作用下,支座截面处存在正剪力滞现象,离支座1/2悬臂长度截面处存在负剪力滞现象;荷载量级的增加对剪力滞系数没有影响;该混凝土悬臂箱梁在顶板均布加载作用下产生的剪力滞效应相对于其在顶板、底板同时均布加载作用下产生的剪力滞效应较为明显.     

波形钢腹板斜拉桥主梁剪力滞效应研究

以某波形钢腹板斜拉桥为工程背景,建立实体有限元模型及杆系模型,在有限元计算分析的基础上,对主要施工阶段及成桥阶段关键截面的剪力滞进行分析。通过分析发现:主梁施工过程中剪力滞效应较明显,其中斜拉索锚固区的剪力滞系数最大,内腹板的剪力滞系数大于中腹板及外腹板的剪力滞系数;与施工过程相比,成桥阶段的剪力滞效应不太明显且底板剪力滞效应弱于顶板。针对主梁剪力滞效应的特点,应充分考虑该类主梁剪力滞效应的影响,建议在运用杆系分析程序对该类型箱梁总体设计时,应考虑设置剪力滞效应的影响,尤其是集中荷载作用位置。     

考虑滑移效应的钢-混组合梁非线性有限元研究

混凝土桥面板和钢梁之间的剪力连接件能协调混凝土翼板和钢梁的变形,保证钢梁和混凝土桥面板产生组合效应共同工作,但绝对刚性的连接件并不存在,无论是完全剪力连接还是部分剪力连接都存在纵向界面滑移。纵向界面滑移使截面的实际弹性弯矩小于采用换算截面法的弯矩计算值,同时使构件的挠度和应变增大,所以不考虑纵向滑移就不能真实、准确地反映组合梁的受力性能。基于Newmark几何模型,将混凝土板和钢梁以及剪力连接件按一整体单元考虑,采用T.L列式增量法,推导了考虑纵向滑移效应的非线性钢-混组合梁单元模型,并描述和定义了所采用的组合梁各个构件的材料非线性本构关系,最后通过算例验证了所推导方法的准确性。