变截面构件惯性矩的计算与应用

本文以三点符合于实际截面变化的任意ｍ次抛物线代替两点符合的整次幂抛物线，来描述变截面构件惯性矩的变化规律。并依据判别式导出直接求解幂指数的高精度近似公式，对解决实际计算的疑难，克服传统方法存在的较大误差，推广采用多系数折算惯性矩分析变截面结构的强度和刚度，提供了便利。     

横隔板间距对悬挑箱梁畸变的影响

研究横隔板间距对悬挑箱梁畸变的影响。通过设置不同数量横隔板的悬挑箱梁在均布扭矩作用下，比较畸变效应和刚性扭转效应，得到最大畸变效应随横隔板密度的变化曲线。当横隔板间距d与截面最大尺寸b的比值大于0．5357时，闭口截面杆件的约束扭转分析应考虑畸变的影响，尤其对于高层核心筒结构。     

UG二次开发中截面惯性矩计算方法的研究

针对复杂截面弯曲件成型中涉及的截面惯性矩计算问题,从惯性矩的定义出发,提出了一种求截面惯性矩的算法,即先求出过截面形心某一定轴的惯性矩和惯性积,然后利用转轴公式求得形心主惯性矩,再借助VC 开发平台,利用UG/Open API和MFC函数实现UG的二次开发。     

开口截面薄壁杆件畸变效应的分析

对一类较简单的开口截面薄壁杆件讨论在扭转荷载作用下的截面变形问题。采用基于势能变分原理的半离散解法,分析过程中放弃了古典薄壁杆理论的两个基本假设,同时描述剪力滞后和畸变两种现象。杆件横截面的翘曲位移采用转换的Ｂ３样条函数插值,并增加了畸变能项。通过变分原理,可导出控制微分方程和自然边界条件。算例结果表明,对开口截面薄壁杆件,Ｖｌａｓｏｖ的第一个假设精确成立。本文结论对箱梁之类复杂截面薄壁杆件的精确     

大翼缘箱梁畸变效应的试验研究

采用有机玻璃材料制成箱梁模型,通过其试验结果与MIDAS/Civil有限元分析结果的对比耦合,论述了大翼缘箱梁的畸变效应.分析畸变效应时采用了弹性地基梁法的求解思路,在求出截面畸变角后,计算畸变应力.由试验以及计算结果可知,畸变效应对大翼缘箱梁截面应力的影响尤为显著,因此,在大翼缘箱梁的设计计算中要重视畸变效应的影响.最后给出了大翼缘箱梁角点框架横向弯矩的计算公式.     

变截面箱形梁畸变分析的刚度法

利用箱形梁的畸变微分方程和弹性地基梁挠曲微分方程之间的比拟关系 ,推导出变截面箱形梁畸变分析的单元刚度矩阵 ,该单元刚度矩阵与一般杆系结构的单元刚度矩阵完全相似 ,使得箱形梁桥畸变分析可按一般杆系结构的刚度法进行 .     

波形钢腹板箱梁畸变应力分析

在箱梁理论的基础上,根据波形钢腹板箱梁的力学特性,对波形钢腹板箱梁由畸变引起的翘曲正应力进行了研究.考虑到波形钢腹板具有褶皱效应,把波形钢腹板看作正交异性板,利用波形钢腹板箱梁中各板元平面力系的平衡关系,推导出波形钢腹板箱梁的畸变控制微分方程.采用弹性地基梁法解出波形钢腹板箱梁的畸变角和畸变双力矩,最终得到纵向畸变正应...     

变截面箱梁桥跨中底板径向力效应分析

结合国内数座桥梁底板下崩事故,探讨了预应力径向力作用下变截面箱梁桥底板开裂和下崩机理。然后,研究了径向力效应空间有限元分析合理建模方法,并通过实例验证了方法的可靠性。     

梯形抗滑桩截面侧角对土拱效应的影响

为研究梯形抗滑桩截面侧角对土拱效应的影响,从材料力学与静力学知识入手,首先以拱轴线轴向受压模型推导了合理的桩截面侧角的计算方法,表明梯形截面抗滑桩较于矩形截面抗滑桩更易形成土拱效应;其次通过work-bench建立了土质边坡与梯形截面抗滑桩的三维模型并进行网格划分,运用FLAC~(3D)有限差模拟软件进行数值模拟,通过接触面语句,建立桩土接触面,对桩土接触面的位移变化进行捕捉,结合在特征水平截面z=23上的应力云图、位移云图以及桩间中轴线上位移监测点的位移变化,综合分析梯形截面抗滑桩的桩截面侧角θ的取值对于土拱效应的影响;最后对理论推导结果与数值模拟结果进行了拟合。结果表明:以拱轴线的轴向受压模型理论,突出轴向大主应力的影响,得出当梯形截面抗滑桩抗滑反力最大时,截面侧角反算办法取值为2θ+arctanη取■;得出了合理的桩截面侧角的取值范围,证明了梯形桩截面侧角在此范围下,能充分发挥桩正面与桩侧面两部分的受力性能,促使双拱协同传力机制的产生。     

波纹钢板截面几何性质计算

在应力和应变计算中,将要用到截面的几何性质。以材料力学为基础,计算了波纹钢板的截面面积、惯性矩、截面模量、回转半径,同时也介绍了利用CAD软件计算图形的几何性质。最后通过算例验算计算公式的正确性。     

Torsional inertia moment of beam element with complex section analysis based on FEM

Currently, for the analysis of complex bridge based on beam element, the calculation of cross-section torsional inertia moment is still an unresolved technical problem. Most current calculation of section torsional inertia moment is an approximate analytic method for two-dimensional cross-section, which is not fully consistent with the actual situation, and do not consider the effects of diaphragm in bridge. In order to analyze accurately cable-stayed bridge, suspension bridge and other complex bridge structures based on beam element, the calculation method of section torsional inertia moment based on finite element method (FEM) is invented in this paper. Firstly, setting up local cantilever fine model with solid element or shell element and applying torsion on the end of cantilever. Secondly, calculating the torsion angle of cantilever by FEM method and then the torsional moment through equivalent beam method. Finally, the examples of the section torsional moment calculation of concrete model with solid element with diaphragm and steel girder box model with shell element with diaphragm are used to verify the calculation method, which is applied to the suspension bridge design and construction control special software SBNA developed by Research Institute of Highway Ministry of Transport. Taizhou Bridge under construction is one of the examples.     

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．     

预应力连续箱梁桥加固设计及验算

某预应力连续箱梁桥运营15年后,箱梁内外出现了较多的裂缝、钢筋锈蚀和台后填土沉降等病害,已影响桥梁结构的正常使用和安全。根据该桥的质量检测报告,提出了箱梁顶板采用增厚钢筋混凝土、箱室顶板内表面采用粘贴钢板和碳纤维相结合以及箱梁腹板粘贴钢板的加固方法。通过理论计算和荷载试验对加固后的桥梁承载力进行了验算和检测,结果表明,结构承载力和刚度都有明显地提高,能保证桥梁的正常使用。     

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。     

连续箱梁裂缝问题探讨

连续箱梁梁桥桥面具有行车舒适、节约材料、造型简洁美观、受力均匀、养护工程量小及抗震能力强等优点。在高速公路和城市道路高架桥建设中得到较为广泛应用。但结构受力分析较为复杂,施工工艺较难,设计及施工质量较难控制,裂缝问题出现较多。裂缝的出现会使钢筋锈蚀,结构的承载力急骤下降,必须给予充分重视。该文通过对桥梁常见裂缝产生原因的分析,针对连续箱梁设计、施工中需重视的几个问题以及裂缝的预防措施,提出自己的观点,供工程技术人员参考。     

寒冷地区混凝土箱梁温度作用影响

针对北方寒冷地区的外界低温环境条件对混凝土箱梁受力性能的影响,以哈尔滨松浦大桥北引桥箱梁为背景,考虑寒流作用、日气温变化及桥面铺装,将其与有限元分析的温度场相结合,简化缩尺模型,将温度效应影响箱梁的有限元计算、实验值及初等理论求解的结果进行对比分析。结果表明：地理位置、环境温度对箱梁受力性能影响较明显,考虑温度影响的有限元分析工程误差在允许范围内,初等理论分析结果误差较大,因此,对桥梁进行力学分析时,温度效应不可忽视。     

基于有限元法的现浇箱梁偏心增大系数计算

根据公路桥梁相关规范,通过有限元计算软件二次开发,运用实体单元有限元法对6 000余座混凝土现浇箱梁的偏心增大系数进行计算。结果表明:车道数相同时,箱梁宽跨比越大,偏心增大系数越大,反之越小。初步确定简支箱梁的偏心增大系数在1.15～1.5之间。建立了可用于精确求解简支梁偏心增大系数的计算公式。计算连续梁偏心增大系数时,可根据简支梁公式求出各跨的偏心增大系数,并进行修正及取最大值。连续梁修正系数可根据经验在1.05～1.1之间确定,当箱梁较宽、总跨径较小、计算跨距离梁端较远时,宜选择较大的修正系数,反之选择较小值。提出了一种批量建立箱梁有限元实体单元模型、计算和分析数据的方法,可快速准确地研究其受力性能,实现高效便捷地精细化设计。     

单箱单室箱梁横隔板、墙剪切应变能计算

基于现代箱形梁桥的截面壁越来越薄,而且许多要承受轨道车辆传来的超大荷载,这都让横隔板、横隔墙受力性能的深入研究变得重要。根据单箱单室箱梁截面的变形,设计位移参数,导出横截面横向、竖向畸变角的变位模式。采用刚架或板件来模拟横隔板和横隔墙的计算简图。利用力学和有限元原理,推导出横隔板、横隔墙的抗剪刚度、剪切应变能。最后为验证正确性,将此方法的计算结果与商业有限元软件计算结果进行比较。结果表明：两者计算结果接近,说明本文提出的计算理论与方法是正确和完整的;本文计算方法较之商业有限元软件方法更加简便实用,且对横隔板、横隔墙单独计算或置入车-桥系统中计算,计算精度都保持不变;横隔板、横隔墙的剪切应变能都随位移成幂函数增加,说明其对增加箱梁截面的横向刚度,抵抗截面畸变的作用很大。     

多室薄壁箱梁腹板弯曲剪力流计算及截面参数分析

基于薄壁杆件结构理论,推导出多室薄壁箱梁腹板弯曲剪力流的计算公式,将其应用于钢箱梁剪力流的计算,并与有限元分析结果及已有文献中的计算结果相比较,同时分析了有无悬臂板、悬臂板厚度、梁高、腹板厚度、底板厚度和箱室宽度对腹板剪力流分配的影响。结果表明,所推导的公式具有较高的精度;腹板厚度、悬臂板厚度及箱室宽度为多室薄壁箱梁腹板剪力流分配比的主要敏感参数,梁高与底板厚度为次要敏感参数;在桥梁结构受力分析中,为简化计算而不考虑悬臂板,会降低边腹板的荷载分配比,导致横隔梁的设计安全系数下降。     

单箱三室混凝土箱梁温度分布研究

以西安西咸新区沣河大桥单箱三室预应力混凝土箱梁桥为研究对象,进行断面温度分布测试,研究箱梁的温度分布规律,讨论了箱梁的温度分布模式和温度基数,提出了指数函数和线性函数相结合的温度梯度模式。结果表明:受环境温度影响,外表面的混凝土温度每天随环境温度急剧变化,内表面除上翼板内侧外其余位置温度比较恒定;从竖向温度分布看,一维热传播理论适用于上翼板和下翼板,但不适用于腹板,且下翼板内外表面温差显著;最大正温度梯度主要出现在夏季,而最大负温度梯度主要出现在冬季。