温度梯度对混凝土曲线箱梁影响的计算方法

针对计算温度荷载对弯箱梁桥影响的方法很难用于弯箱梁桥的初步设计和估算的问题,采用单纯扭转理论研究了弯箱梁微段的几何关系,推导了曲线梁在温度梯度作用下的基本微分方程.将一次扭转超静定简支弯箱梁作为基本结构,通过求解微分方程的解析解,提出了一种较为简便的计算温度梯度对曲线梁影响的方法.研究表明,抗弯刚度和抗扭刚度之比对由于温度梯度而产生的反扭矩影响较大,对支座反力的影响较小.用该方法计算了二等跨、三等跨和四等跨一联的连续弯箱梁桥的支座反力和反扭矩,其与空间有限元程序计算结果的误差小于5%,可以满足工程精度的要求.     

斜度对多梁式连续斜交小箱梁桥力学性能的影响

基于斜交箱梁桥弯扭耦合的受力特点,利用梁格法求解了自重作用下0°,10°,20°,30°,45°,60°共6种情况下多梁式连续小箱梁的弯矩、扭矩、应力和位移,对比分析了斜度对斜交连续小箱梁桥力学性能的影响。研究结果表明,在常用斜度范围(θ60°)内,主梁跨中截面的弯矩、位移随斜度的增大先减小后增大,而墩顶截面的弯矩、跨中截面的扭矩随斜度的增大先增大再减小;各截面上缘应力随斜度的增大先增大后减小,而下缘应力则随斜度的增大先减小后增大;当斜度达到临界斜度45°时,各截面的内力、位移均达到最值,此时,跨中截面扭矩值与正桥跨中截面的扭矩值相差倍数达到了100以上;斜度为0°~10°时,主梁弯矩、应力和位移变化均较小,可近似按直桥计算。在设计中,应充分考虑斜度对斜交箱梁弯扭耦合性能的影响,合理布置墩顶截面和跨中截面的抗弯、抗扭预应力钢束,使设计更经济、安全。     

钢混组合梁负弯扭作用下的受力性能试验研究

为了研究钢—混组合梁在负弯矩和扭矩联合作用下(以下简称负弯扭)的受力性能,以初始扭弯比和抗剪连接度为参数,对4片钢—混凝土组合箱梁分别进行不同偏心距下的反向集中力加载实验,得到了荷载—挠度和荷载—扭转角曲线、截面应变和结合面纵横向滑移分布规律,以及混凝土板裂缝开展规律。试验结果表明:在负弯扭联合作用下,组合梁极限承载力和结合面抗剪刚度均随初始扭弯比的减小和剪力连接度的增加而增大;横隔板对截面应变沿横向的分布规律影响较大,有横隔板处,加载侧应变较小,相反侧应变较大;无横隔板处相反;仅受弯矩时混凝土板裂缝为横向裂缝,负弯扭作用下出现倾角40°左右的斜裂缝,横向钢筋的设置对裂缝间距影响较大。     

波形钢腹板混凝土组合箱梁纯扭性能全过程分析

为获得波形钢腹板混凝土组合箱梁在纯扭矩作用下全过程的扭矩-扭率曲线,基于混凝土开裂前后2个阶段,建立了组合箱梁纯扭性能全过程分析模型.针对混凝土开裂前阶段,考虑截面宽高比和波形钢腹板形状的影响,提出了组合箱梁弹性扭转刚度的修正公式,同时引入普通钢筋和预应力筋的影响,修正了组合箱梁开裂扭矩计算公式.对于混凝土开裂后阶段,针对RASTM T中混凝土已开裂和忽略混凝土拉应力的不合理假定,提出了考虑扭率计算值修正的组合箱梁纯扭转非线性分析方法.然后,利用C++语言编制了组合箱梁纯扭性能全过程分析计算程序.分析结果表明,模型计算值与试验值吻合良好.该模型可准确预测波形钢腹板混凝土组合箱梁纯扭转受力全过程的扭矩-扭率曲线.     

曲线箱梁剪力滞效应及其影响因素

为研究曲线箱梁的剪力滞效应,以薄壁曲梁的理论位移为基础,利用箱梁剪力滞分析的纵向位移函数,同时考虑弯扭耦合作用、曲率半径沿梁宽的变化和荷载横向分布等因素的影响,应用变分法推导了曲线箱梁剪力滞效应的弹性控制微分方程.不同荷载作用下结构反应的分析表明,依据该方法所得结果与实验值吻合较好,进一步验证了曲率半径和中心角对曲线箱梁的剪力滞效应的重要影响.     

基于剪切附加挠度的波形钢腹板组合箱梁挠度计算

为了更精确地求解波形钢腹板组合箱梁的挠度,通过分析该组合箱梁挠曲剪应力分布特点,结合虚功原理,推导出考虑全截面剪切影响的剪切形式因子.基于能量变分原理,推导出该组合箱梁剪切附加挠度的控制微分方程,并给出一般荷载条件下简支箱梁剪切附加挠度的表达式.数值算例结果表明,考虑剪切变形影响计算的组合箱梁挠度与ANSYS空间有限元计算结果及实测值吻合良好,剪切变形对组合箱梁的挠度影响较大.参数分析结果表明:随着宽高比的增大,采用剪切系数方法计算所得的组合箱梁附加挠度也增大;随着跨高比的增大,波形钢腹板剪切变形产生的附加挠度不断减小,当跨高比大于40时,可忽略腹板剪切变形的影响.     

预应力设置方式对曲线梁桥扭矩的影响

曲线梁桥的弯-扭耦合效应明显,文章以一工程实例为依托,采用有限元方法建立空间模型,分析在恒载、预应力作用下主梁的扭矩和支座反力分布,研究抗扭支座的预偏心和预应力的设置方式对主梁扭矩的影响,探索有效减少主梁扭矩的方法.结果表明,抗扭支座的预偏心对支座反力及下部结构的受力影响较大,预应力筋的不对称布置方式能改善恒载作用下曲...     

曲线波纹钢腹板组合箱梁剪力滞翘曲位移函数研究

目的 为解决曲线组合箱梁剪力滞效应分析方法、计算理论存在局限性的问题,提出一种解析的求解方法.方法 考虑滑移效应和弯扭耦合影响的同时,基于最小势能原理,建立分别基于抛物线型和余弦函数型位移函数的曲线波纹钢腹板组合箱梁的剪力滞效应的控制微分方程,及数值计算公式.通过对曲线波纹钢腹板组合箱梁实取截面进行计算分析,采用加权余...     

曲率半径对连续曲线梁桥车桥耦合振动的影响

目的研究某一匝道公路曲线连续箱梁桥的空间车桥耦合振动响应问题,分析曲率半径对该类桥型车桥耦合振动的影响,为设计提供参考.方法考虑桥梁阻尼比和桥面平整度的影响,采用通用软件ANSYS模拟桥梁,车辆简化为16自由度模型,再用模态综合法编制了求解公路曲线梁桥车桥耦合方程的MATLAB程序并进行动载试验验证.结果主梁跨中最大位移响应会随着曲率半径的减小而逐渐增大,且当曲率半径R≤120 m时,最大位移响应迅速增大;当曲率半径大于120 m时曲线梁桥的位移冲击系数均小于直线梁桥.结论随着曲率半径的减小,弯矩、扭矩最大冲击系数逐渐增大,而剪力最大冲击系数变化较小;在曲率半径由120 m减小至60 m的过程中,内力相应的最大冲击系数均迅速增加.     

铁路混凝土箱梁钢筋锈蚀后其挠度和裂缝宽度取值

为了研究钢筋锈蚀下混凝土箱梁挠度和裂缝宽度的变化,基于梁截面平衡和变形协调,引入锈蚀钢筋混凝土梁非线性本构关系,建立了箱梁受弯挠度和裂缝宽度解析表达式。针对铁路简支箱梁算例,研究了混凝土性能退化和钢筋锈蚀对梁挠度和裂缝宽度的影响;并和铁路桥梁规范中挠度和裂缝宽度的规范值进行了对比分析。结果表明:混凝土性能的退化对梁挠度和裂缝宽度影响很小;锈蚀钢筋力学性能的退化和锈蚀黏结滑移对挠度和裂缝宽度具有较大影响。当锈蚀率小于1.5%时,挠度和裂缝宽度均小幅减小;当锈蚀率超过1.5%后,挠度和裂缝宽度随着锈蚀率的增加开始增大。针对规范中挠度和裂缝宽度公式,提出了锈蚀黏结滑移修正系数,修正后的规范值与解析解吻合良好。     

非均匀升温下Timoshenko夹层梁热过屈曲精确数学模型及其数值解

在精确考虑轴线伸长和一阶横向剪切变形的基础上建立Timoshenko夹层梁在热载荷作用下的几何非线性控制方程.采用打靶法数值求解所得强非线性边值问题,获得两端不可移简支夹层梁在横向非均匀升温作用下的静态热过屈曲和热弯曲变形数值解.绘出梁的变形随温度载荷变化的特征关系曲线,分析和讨论材料和几何参数对梁变形的影响.结果表明:梁在均匀加热下不产生拉-弯耦合变形及弯曲变形.在均匀升温条件下,梁的中点无量纲挠度与升温的关系曲线为热过屈曲平衡路径;当升温为横向非均匀的情况下,中心挠度与平均升温之间的关系曲线表现出热弯曲变形的特点.横向剪切变形随梁的长细比增大而显著减小,随变形程度的增大而增大.     

承受均布荷载作用的悬臂箱梁剪滞效应对挠度影响分析

由于混凝土薄壁箱梁有自重小、跨度大和截面抗扭刚度较大等特点而被广泛应用于我国现代化铁路桥梁建设事业.因为我国西部山区地形复杂,所以悬臂箱梁成为广泛采用的桥梁形式.因此,为了研究混凝土悬臂箱承受荷载作用剪力滞效应对竖向变形的影响,本论述采用ANSYS有限元软件建立等截面悬臂箱箱梁数值型并施加满跨均布荷载作用悬臂梁,利用ANSYS数值模拟分析悬臂箱梁剪力滞效应对竖向挠度的影响并与初等梁理论对比.结论表明:悬臂箱梁剪力滞效应对竖向变形影响明显,尤其在自由端位置;考虑箱梁剪力滞效应后的变形比不考虑的情况计算的结果大,工程中应对悬臂箱梁剪力滞效应给予重视.     

钢-混凝土波形钢腹板组合梁弯扭性能研究

为进一步揭示弯扭作用下钢混凝土波形钢腹板组合梁的开裂机理和弯扭破坏模式,完成了5片试验梁在弯矩和扭矩联合作用下的弯扭性能模型试验,结合ANSYS有限元分析,给出弯扭作用下波形钢腹板组合梁开裂弯矩折减系数和开裂扭矩折减系数计算公式,以及极限弯矩和极限扭矩相关关系.结果 表明:随着扭弯比增大,开裂弯矩减小,开裂扭矩增大,混...     

斜弯独塔混合梁斜拉桥参数敏感性分析

为研究斜弯独塔混合梁斜拉桥在成桥状态下受结构设计参数的影响程度,对结构设计、施工监控和关键控制量制定等提供参考,以张家口纬二桥为工程背景,建立有限元模型。基于结构参数敏感性分析的摄动原理,引入敏感度分析指标,选取塔梁固结处弯矩值、桥顶纵向位移值、背索索力、主梁最大挠度为控制目标,对桥梁钢混结合段位置、桥塔局部温度荷载、斜拉索初拉力和背索竖向倾斜角度等结构参数进行敏感性研究。分析结果表明：桥梁钢-混结合段位置、斜拉索初拉力、背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥主梁挠度和桥塔线形影响较大。其中,混凝土梁和钢梁的跨度比变化15.73%,塔顶纵向位移、主梁最大挠度将分别变化30.3%和29.4%;桥塔局部温度荷载主要影响此类桥塔的纵向变形,对桥塔受力敏感度较低;背索竖向倾斜角度对斜弯独塔混合梁斜拉桥影响最为显著,背索竖向倾斜角度变化7%,塔顶纵向位移较初始位置最大变化也达到205.8%。     

钢-混凝土组合梁受扭性能的试验及分析

为研究新型外包钢-混凝土组合梁的抗扭性能,完成了2根不同配箍率的组合梁纯扭试验和3根不同弯扭比组合梁复合受扭试验.测得了试件的扭矩-扭率曲线,钢筋扭矩-应变曲线,组合梁U形钢侧面、底面的应变分布及沿板宽方向的混凝土的应变分布.试验结果表明:组合梁扭转变形符合三阶段变形规律,翼板混凝土破坏与普通钢筋混凝土构件受扭破坏相似.在试验基础上,通过受扭性能的弹塑性理论分析以及变角空间桁架模型的极限承载力的分析计算,得到组合梁开裂扭矩以及极限扭矩的计算公式,与试验结果进行对比后发现两者吻合较好.     

大跨径预应力混凝土箱梁的剪切变形分析

为分析剪切变形对预应力混凝土箱梁挠度的影响,依据经典Timoshenko梁理论,参照已建大跨预应力混凝土箱梁的截面尺寸,简化选取等截面悬臂箱梁为分析对象建立了空间有限元模型.按不考虑剪切变形和考虑剪切变形两种情况计算了箱梁的挠度,分析了剪切变形的影响随箱梁高跨比的变化,并讨论了传统观点中的考虑剪切变形的高跨比门槛值在大跨径预应力混凝土箱梁挠度计算中的适用性.然后,建立了虎门大桥辅航道桥的施工阶段分析模型,模拟箱梁的实际悬臂施工过程,分析了剪切变形对箱梁挠度的影响规律,计算并探讨了箱梁的长期徐变挠度,进而推算了箱梁的剪切徐变挠度.分析结果表明,剪切徐变是造成箱梁持续下挠的原因之一.     

弯、扭、剪力滞耦合的曲箱梁剪滞效应力学模型

文章以薄壁曲杆理论为基础,合理地假设了三个剪力滞翘曲位移函数,应用能量变分法推导出考虑曲率半径影响、弯、扭、剪力滞耦合的曲线箱梁弹性控制微分方程及其边界条件,为薄壁大曲率箱梁剪滞效应建立了理论分析基础。     

变耦合区域风力机叶片弯扭耦合效应研究

弯扭耦合风力机叶片可以有效降低叶片极限载荷,但会增加叶片发生气弹不稳定的风险,耦合区域对叶片弯扭耦合性能有重要影响。本文基于节点位移给出了弯扭耦合系数及等效弯扭耦合系数的定义,该定义将弯扭耦合系数视为叶片整体属性,可以考虑耦合区域对叶片弯扭耦合特性的影响。以NREL 5MW风力机叶片作为基准模型,设计了变耦合区域弯扭耦合叶片,研究耦合区域、铺层角度和叶片材料对弯扭耦合叶片的变形及其等效弯扭耦合系数的影响。数值计算结果表明,全区域碳纤维叶片弯扭耦合效应最显著,而全区域玻璃纤维-碳纤维混合铺层叶片也可以获得较显著的弯扭耦合效应。     

弯扭联合作用下的拖缆运动建模与分析

为解决水下低应力拖缆在弯扭联合作用下的运动建模问题,根据集中质量法基本原理,建立了一个四自由度（3个平动自由度和1个轴向转动自由度）运动数学模型,并采用数值仿真方法分析了弯扭矩对其运动的影响. 借鉴材料力学概念给出了具体的三维弯矩、扭矩、剪力等的确定方法;同时,为解耦拖缆平动和转动之间的耦合关系,引入零扭矩转角来考虑平动的影响以确定缆上实际扭矩;在此基础上计入拖缆浮力、重力、流体阻力、张力及弯扭耦合,以形成一个完整的运动模型. 最后给出了3个仿真算例,计算结果同实际弯扭影响运动规律一致,说明该模型是合理、有效的;同时计算结果还给出了一些有意义的运动规律.     

预应力对曲线连续梁桥抗扭稳定性影响分析

本文从理论分析出发,对预应力产生的扭矩进行了定性的分析,结果表明:当张拉力较大、箱梁底板束配置较多、曲线半径较小或抗扭跨径较大时都可能引起箱梁向曲线外侧翻转而使内侧支座脱空。文章结合工程实例,通过建立全桥空间有限元模型分析了预应力对曲线连续梁桥抗扭稳定性的影响,并进一步探讨了如何正确配置预应力钢束来减少预应力对曲线连续梁桥横向抗扭稳定性的不利影响,对实际工程具有指导意义。