波形钢腹板箱梁桥面板横向内力计算的框架分析法

基于框架分析法的基本原理,结合波形钢腹板箱梁的结构特点和力学特性,建立了适用于其桥面板横向内力的计算模型.该计算模型能够反映横向框架作用和箱梁畸变效应对桥面板横向内力的影响.通过与相关室内模型试验数据和有限元分析结果的对比可知,框架分析法计算值与有限元结果、试验值吻合,误差均在10％以内,验证了此计算模型的正确性.并采用上述模型分析了钢腹板线刚度变化对桥面板横向内力的影响,结果表明在波形钢腹板箱梁截面上的腹板间距确定的条件下,波形钢腹板与混凝土顶板的线刚度比是影响桥面板横向内力的重要因素.     

单箱室波形钢腹板梁桥横向弯矩计算方法

为较简便地设计出波形钢腹板箱梁(BSW)桥的桥面板,基于框架分析法的基本原理,结合波形钢腹板箱梁的结构特点和力学特性,建立适用于单箱室波形钢腹板箱梁桥桥面板横向弯矩的计算方法,再对波形钢腹板箱梁和混凝土腹板箱梁在相同荷载作用下顶板的横向弯矩进行对比,对几座代表性的单箱室波形钢腹板箱梁桥顶板横向弯矩进行计算分析。研究结果表明:波形钢腹板箱梁桥的桥面板最大横向弯矩远高于同类混凝土腹板箱梁的横向弯矩峰值,提出的单箱波形钢腹板箱梁桥顶板横向设计弯矩的建议值可为今后同类波形钢腹板箱梁桥顶板尺寸拟定及配筋设计提供参考。     

节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁桥横向受力性能试验研究

为研究波形钢腹板组合箱梁桥横向受力特性及其对节段预制拼装工艺的影响,设计并匹配制造了2榀足尺模型节段梁,对试验梁施工全过程桥面板变形进行了测试,并进行了静力加载试验,研究了桥面板合理的数值分析方法.结果表明:波形钢腹板组合箱梁能满足节段双层存放、吊装运输等工序的横向受力要求,但在短线匹配预制过程中需采取措施控制桥面板变形;运营期组合箱梁横向受力足够安全,当加载至1.3~2.5倍车辆荷载设计值时,桥面板出现初始弯曲裂缝;由考虑钢混连接件的实体元模型计算所得的桥面板变形值与实测值吻合较好;简化平面框架模型则在横向内力计算方面具有足够精度,可用以指导桥面板设计.     

波形钢腹板箱梁的腹板受力性能及桥面板横向内力分析

通过对一片波形钢腹板单箱双室试验梁的弹性阶段试验,对沿桥面板横向不同位置荷载作用下的腹板竖向变形、纵向变形及桥面板横向应变进行了观测.分析了该组合梁的腹板受力性能及腹板支撑下的桥面板横向受力特征,得到了边腹板和中腹板的变形特征及腹板与顶板线刚度比对桥面板横向受力的影响.结果表明:不同横向位置荷载作用下,波形钢腹板单箱双...     

钢腹板-混凝土组合箱梁试验研究与有限元分析

进行波形钢腹板-混凝土组合箱梁和平钢腹板-混凝土组合箱梁的模型试验.提出模拟钢腹板-混凝土组合结构的有限元方法,并在大型通用程序ANSYS中实现.有限元计算结果得到了模型梁试验结果的验证,可用于钢腹板-混凝土组合结构的数值分析.试验与数值分析结果表明,两种组合箱梁的总体受力在弹性阶段和弹塑性阶段相似.相对于平钢腹板-混凝土组合箱梁,波形钢腹板-混凝土组合箱梁由于波形钢腹板的折迭效应,其抗变形能力和抗裂性能较相对较弱,但抗剪性能和抗屈曲能力较好.在破坏模式上,波形钢腹板-混凝土组合箱梁属于整体破坏,平钢腹板-混凝土组合箱梁属于平钢腹板局部屈曲破坏,其极限承载力小于波形钢腹板-混凝土组合箱梁.平钢腹板刚度小,在实际工程应用过程中应进行加劲,以防止局部屈曲破坏早于整体破坏的发生,同时也有利于避免施工过程的局部变形.     

单箱多室波形钢腹板箱梁荷载横向分布

将单箱多室波形钢腹板箱梁等效为平面板梁模型,用刚接梁法推导了单箱多室波形钢腹板箱梁荷载横向分布系数的计算公式,并对1根单箱双室波形钢腹板箱梁进行了荷载横向分布试验研究.研究结果表明,刚接梁法计算结果与试验及有限元结果的误差均小于7%,与考虑中横隔板的有限元结果相比,偏于安全.对于有、无中横隔板的单箱多室波形钢腹板箱梁,均可采用刚接梁法计算其荷载横向分布.根据试验结果建议单箱双室波形钢腹板箱梁荷载横向分布系数沿桥跨的取值为:弯矩可统一采用横向分布系数m c(m c为刚接梁法计算的跨中荷载横向分布系数);中梁支反力在梁端采用0.6m0(m0为杠杆原理法计算的梁端荷载横向分布系数),L/4~L区段内采用m c,梁端至L/4区段,呈直线形过渡;边梁支反力可统一采用0.9m0.     

波形钢腹板箱梁的扭转应力分析

与普通混凝土腹板箱梁相比,波形钢腹板箱梁由于其结构的特殊性,截面抗扭刚度较小,由扭转产生的翘曲应力较大.为深入研究波形钢腹板箱梁扭转产生的翘曲应力,文中在箱梁理论的基础上,根据波形钢腹板箱梁的力学特性,将波形钢腹板作为正交异性板,采用乌氏第二理论,推导出波形钢腹板箱梁的扭转微分方程,并采用初参数法求得约束扭转正应力和约束扭转剪应力.将计算结果与已有的试验结果相比较,结果表明文中分析的精确度较高.     

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.     

波形钢腹板PC组合箱梁几个特殊问题研究进展

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁是一种较为新颖的桥梁上部结构形式,随着人们对这一结构认识的不断深入,一些相对复杂的、特殊的力学性能的研究逐渐受到关注,如疲劳性能、横向内力计算方法、温度效应、混凝土徐变、内衬混凝土的受力性能等.为阐明这些特殊的力学性能问题的研究进展情况,通过文献调研与实桥调查,着重介绍了这些特殊问题在中国的最新研究成果.研究表明,这种钢-混凝土组合箱梁的疲劳性能研究目前尚不成熟,已取得的成果大多来源于波形钢腹板钢梁的疲劳试验,各种横向内力方法的工程设计适用性和有效性还需进一步验证,基于实桥测试温度来描述温度场的研究相对较少,而温度效应往往是影响该类桥运营期受力状态的主要因素.另外,混凝土徐变影响着这种箱梁桥的内力重分布,现有研究大都集中在如何精确计算其徐变效应问题上.还有,内衬混凝土的剪力分担比例问题目前还未有定论,设计上通常采用加强其构造来保证结构安全.加强上述这些问题的研究是完善波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥设计理论的重要前提与保证.     

波形钢腹板组合箱梁横向受力有效分布宽度研究

为了研究波形钢腹板箱梁的桥面板有效分布宽度,制作了一片模型试验梁,对其进行了静载非破坏性试验,研究了此种结构桥面板的有效分布宽度变化规律.结合现行公路桥规值和有限元结果,在3种有效分布宽度计算值比较的基础上对现行公路桥规值进行修正,得到了不同工况下的有效分布宽度修正系数.结果表明:按现行公路桥规计算的有效分布宽度值相比试验值、有限元结果略小,应对桥规值乘以大于1.0的修正系数,使之适用于波形钢腹板箱梁的有效分布宽度计算.     

多车激励下波形钢腹板连续梁桥沥青铺装动力学响应

为研究多车激励作用下大跨径桥梁桥面铺装层的动力学响应,建立含有Fiala轮胎的多刚体实车模型以及大跨径桥梁有限元精细模型,考虑桥面随机不平顺激励,构建包含桥面铺装层的车-桥刚柔耦合系统动力学模型。计算准静态条件下桥梁控制截面的挠度,并与现场静载试验进行对比,验证了所建车-桥耦合模型的正确性与计算结果的有效性。研究不同编队多车荷载作用下波形钢腹板连续箱梁桥铺装的动力响应,不同工况对于车辆后轴悬架力和垂向轮胎力的影响,结果表明：多车荷载相比于单个车辆荷载所引起的动力响应更大,更容易引起桥面铺装和桥梁结构的早期损伤;在车辆数量相同、车速相同、前后车距相等的情况下,车辆行驶编队不同时所引起的桥面铺装层最大挠度、最大纵向应力和最大横向剪应力分别增大了19.7%、23.5%和8.0%,且最大纵向拉应力和剪应力均发生在防水混凝土-混凝土梁之间,容易产生早期疲劳开裂;车辆后轴悬架力随着载重增加而增大,垂向轮胎力随着速度和载重增加而增大。     

铁路连续复合刚构桥墩梁刚性节点的受力分析

连续复合刚构桥墩梁刚性节点受力复杂,本文以工字型钢连续组合梁+RC桥墩的刚接接头为例,应用大型通用有限元软件MSC.Nastran进行3D-FEM分析,研究了其传力特性,重点探讨了剪力键传力机制.通过对连续复合刚构桥主梁(工字型钢主梁的组合梁)与RC桥墩刚性连接构造细节的3D-FEM分析,探讨了刚性节点的传力机制,重点是剪力键所承担的剪力分布.分析结果表明,墩梁刚性节点采用剪力键连接方式可以有效的传递内力,而且节点的施工性能得到极大改善.研究成果有利于组合刚构桥的设计和应用.     

变截面波纹钢腹板连续刚构桥拟平截面假定试验研究

设计制作了3跨单箱单室变截面波纹钢腹板连续刚构桥试验模型,结合试验和有限元数值模拟,对变截面波纹钢腹板连续刚构桥的"拟平截面假定"进行研究.结果表明:当波纹钢腹板箱梁受弯矩作用时,波纹腹板的轴向抗力可以忽略不计,弯矩基本都由顶底板共同承担;试验梁中跨3/8、1/4截面沿梁高度纵向应变分布趋势与中跨1/2截面基本一致;中跨支座截面沿梁高度纵向应变方向与中跨1/2、3/8、1/4截面相反,且顶底板应变基本相同;中跨1/2截面和中跨支座截面应变分布满足"拟平截面假定",中跨3/8、1/4截面不符合该假定,但从中跨1/4截面到1/2截面的应变分布趋于吻合该假定.     

正交异性钢箱梁桥面第二体系结构优化设计

在力学分析的基础上,建立了正交异性钢箱梁桥面铺装体系的力学模型,通过有限元计算,研究了正交异性钢桥面板铺装体系的力学特性。从铺装层厚度、材料、横隔板间距、钢板厚度以及梯形加劲肋刚度等方面,探讨了在弯沉值、应力、应变等约束条件下正交异性钢箱梁桥面第二体系的优化设计方法,给出了正交异性钢桥板各个参数的合理数值界限,将本文的结果与已建成的同类型桥相比较可知,本文的设计结果合理,可作为大跨径钢箱梁桥面板的依据。     

折腹式组合梁桥考虑剪切变形的挠度计算

提出考虑剪切变形的弹性弯曲理论分析折腹式组合梁桥.通过假定位移场,建立内力平衡方程、变形协调条件以及物理方程,依据边界条件和荷载工况求出解析解.以折腹式I型和箱型梁为算例,将该理论结果和有限元计算及试验结果进行比较,验证其妥当性.基于该理论得出跨中挠度简化计算式,给出考虑剪切变形影响与否的高跨比界限.     

宽幅多室波形钢腹板PC组合箱梁施工技术

波形钢腹板PC组合箱梁桥是一种经济、高效、施工简便的新型桥梁结构形式,随着我国对波形钢腹板PC组合箱梁结构研究的不断深入和应用技术的成熟,它将在我国的桥梁工程中得到愈来愈广泛的应用。以卫河特大桥为例,对宽幅多室波形钢腹板PC组合箱梁的施工技术及工艺进行了阐述。     

斜拉桥扁平空腹钢箱梁悬拼施工时的截面变形

湛江海湾大桥主桥是一主跨为480m的双塔空间双索面混合梁斜拉桥,钢主梁采用扁平空腹流线型钢箱梁,标准梁段横隔板和纵隔板均为桁架式.在悬臂拼装施工过程中,吊机作用梁段与被吊梁段受力不同,在两段梁的接口处存在较大的变形差异.文中采用混合单元建立被吊梁段与吊机作用梁段的三维有限元模型,分析了悬臂拼装阶段钢箱梁拼接口的相对变形,研究了纵横隔桁架刚度等参数对变形的影响.分析表明,大跨度斜拉桥采用全空腹钢箱是可行的,相对变形的大小取决于箱梁的整体刚度和吊机的横向着力点.     

松原龙华松花江特大桥桥型方案优化设计研究

对松原市龙华松花江特大桥的桥型方案做了较详细的设计研究,论述了该桥桥型方案的设计过程,分别介绍了简支转连续T梁桥、预应力混凝土连续箱形刚构桥、双塔双索面预应力混凝土斜拉桥、中承式钢管混凝土拱桥和连续钢箱梁悬索桥等5种桥梁结构型式,将各方案从结构受力、施工养护难易程度、使用舒适性、桥梁美观及造价等方面进行比较,最后确定采用预应力混凝土连续箱形刚构桥.     

混凝土简支斜交箱型梁桥受力特性分析

为了深入分析简支斜交箱型梁桥的力学性质,研究其空间受力特点,以斜交角度为30°的简支斜交箱梁桥为背景,基于梁格法,建立了直桥有限元模型和斜桥有限元模型,对比分析了直桥与斜桥的支座反力、变形和主梁内力。研究结果表明：斜桥锐角处的支反力小于直桥,钝角处的支反力远大于直桥;斜桥出现明显的平面转动现象,表现为桥面整体在支承边处钝角方向往锐角方向转动;斜桥边梁的最大扭矩是直桥的2.06倍,增加斜桥箱梁腹板厚度和加密受扭箍筋对其抗扭能力有较大的提升作用。本文研究成果可为简支斜交箱型梁桥的受力性能研究和同类工程设计提供参考。