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。     

混杂纤维混凝土组合梁桥桥面板力学性能

针对目前钢筋混凝土桥面板在车辆荷载作用下易开裂加速了桥面板破坏的问题,提出了一种新型的提高桥面板安全性和耐久性的混杂纤维混凝土(HFRC)组合梁桥桥面板。首先,设计4个试件(2个HFRC试件,2个普通混凝土试件)分别进行单调和循环加载试验,从试件的破坏模式、裂缝发展、荷载-挠度、荷载-应变等方面分析桥面板的力学性能。然后引入HFRC本构关系,应用ABAQUS建立了HFRC桥面板基准有限元模型,研究了不同掺量(体积分数,下同)下钢纤维(0%、0.5%、1%和1.5%)和聚丙烯纤维(0%、0.05%、0.1%和0.15%)对桥面板静力性能的影响。最后根据试验和数值模拟结果,在钢筋混凝土板抗冲切承载力公式现有规范基础上,引入纤维特征值。研究结果表明：纤维的桥接作用不仅能提高桥面板的开裂荷载和极限承载力,在单调和循环加载下的承载力分别提升了9%和6%,能够起到有效的增强、增韧和阻裂作用。随着钢纤维掺量增加,桥面板的承载能力和抗裂性能得到改善,而聚丙烯纤维对桥面板的开裂荷载和极限承载力的改善效果不大,但可以改善桥面板的韧性,聚丙烯纤维和钢纤维两者混合时更能提高桥面板承载力、刚度和屈曲后的韧性。提...     

带组合桥面板的组合梁受弯承载能力试验

为研究带钢板—混凝土组合桥面板的组合梁在承受正弯矩和负弯矩的受弯承载能力及受力性能,进行了两个带组合桥面板组合梁试件的两点对称集中加载静力试验研究,两个试件分别按承受正弯矩和承受负弯矩两种情况设计,在试验中主要考察组合梁纯弯段的破坏形态、破坏机制和极限承载能力.研究结果表明,按承受正弯矩和负弯矩设计的两个组合梁试件中上...     

部分剪力连接钢—混凝土组合梁的截面抗弯分析

结合部分剪力连接钢－混凝土组合梁的受力变形特点，采用微分方程系统地推导在弹性条件下具有普通适应性的部分剪力连接钢－混凝土组合梁正，负弯矩区截面抗弯分析的理论公式，经试算并与实验相对比，表明该文公式有效，实用。     

钢-混凝土组合梁剪力滞及时变效应的求积元分析

采用弱形式求积元法对界面滑移钢-混凝土组合梁的剪力滞及收缩徐变效应进行了计算分析。通过与现有试验及有限元结果的比较,验证了弱形式求积元方法的准确性和高效性。进一步的参数化研究表明,混凝土板宽度与组合梁跨度之比小于0.6时,剪力滞效应对含简支边界条件组合梁的时变效应影响明显。当剪力连接刚度水平较低时,由于时变效应引起的钢-混凝土组合梁的挠度相对变化将随剪力连接刚度的增大显著提高。     

部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁刚度分析

为探讨部分充填式窄幅钢箱-混凝土连续组合梁的变形情况,设计3片不同抗剪连接度的试验梁,并进行单调加载实验.考虑边界条件对刚度的影响,结合组合系数法,推导出适合部分充填式钢箱-混凝土连续组合梁的刚度计算式.理论分析与试验结果表明:在钢箱-混凝土连续组合梁的钢箱中部分充填混凝土可以提高梁体的刚度,当钢箱-混凝土连续组合梁的钢箱中充填60%的混凝土时,其刚度提高最明显,最为合适.     

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。     

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。     

基于ABAQUS的钢板-混凝土组合桥面板非线性分析

在考虑材料非线性和接触非线性的基础上,采用有限元软件ABAQUS对钢板-混凝土组合桥面板进行了建模以及静力加载至破坏的受力全过程的非线性分析。与试验进行对比,表明ABAQUS计算值与试验结果吻合良好,此外通过与钢筋混凝土板的比较,表明组合桥面板具有较大的抗弯承载力和刚度。     

对于按刚度条件确定钢板组合梁截面最小高度的探讨

对现行教材和手册中按刚度条件确定钢板组合梁截面最小高度的方法进行了探讨，认为教材和手册给出的计算公式物理意义是不合理的，并通过列算进行了验证；对教材和手册给出的计算公式进行了修正，得出了较为合理准确的计算方法，可供设计人员及教师参考。     

斜拉桥新型半封闭组合梁全桥剪力滞效应分析

半封闭钢箱组合梁是台州市椒江二桥所采用的新型组合梁,其在斜拉桥的受力环境中需要承受弯矩和轴压力的双重作用,必定不同于一般连续梁桥.为了研究这种新型组合梁的剪力滞效应,本文利用有限元软件ANSYS建立了椒江二桥全桥模型,通过有限元模拟来分析半封闭钢箱组合梁的剪力滞效应.研究结果表明,半封闭钢箱组合梁在全桥的剪力滞效应沿纵向分布明显不同,但是呈现明显的规律性,笔者同时利用力学原理分析了该规律产生的原因,并仿照剪力滞系数,定义了正应力分布不均匀系数,研究了横截面最大正应力不均匀系数沿全桥分布情况,得出一些有意义的结论,为以后类似组合梁桥提供设计参考.     

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-混凝土组合梁刚度的研究

考虑到存在于钢梁和混凝土之间的相对滑移效应使钢—混凝土组合梁变形增大,刚度降低,按现行换算截面法计算组合梁的刚度未能考虑滑移效应,导致刚度计算值偏大,用于变形验算偏于不安全,该文建立了考虑滑移效应的钢—混凝土组合梁短期和长期刚度计算公式,并建立了刚度折减系数的简单实用表达式,长期刚度公式还考虑了混凝土徐变系数和收缩的影响。根据该短期刚度计算公式得到的组合梁挠度计算值与实测结果吻合良好。该刚度公式不仅适用于完全剪力连接组合梁,而且适用于部分剪力连接组合梁。     

基于免涂装耐候钢的钢板组合梁桥适用性研究

为掌握免涂装耐候钢的钢板组合梁桥适用性能,设计免涂装耐候钢的钢板组合梁桥,利用有限元分析软件MIDAS Civil,建立了有限元计算模型,获得了耐候钢桥在恒载和汽车荷载作用下的最大弯矩应力和最大竖向位移,并进行了耐候钢桥竖向加劲肋构造验算.研究结果表明:设计的免涂装耐候钢桥符合工程环境的适用条件.不考虑厚度折减时,耐候...     

钢板与轻骨料混凝土组合梁试验研究

通过钢板与轻骨料混凝土组合梁的试验,研究影响其抗弯及变形性能的主要因素,详细地分析了其变形性能,建立其抗弯承载力计算公式,得到其荷载变形关系曲线·考虑钢板与混凝土组合梁本身结构及受力性能的复杂性,以数值积分方法为基础,考虑材料非线性,提出了一个钢板与混凝土组合梁从加载直至破坏的全过程非线性分析模式,编制计算程序,进一步明确钢板与轻骨料混凝土组合梁不同受力阶段的工作特性,得到其弯矩与曲率、荷载与变形关系曲线,计算结果与试验结果对比,二者吻合良好·