横隔板对悬臂钢箱梁受力性能影响

应用有限元计算程序,研究横隔板间距及偏心集中荷载作用位置对悬臂钢箱梁受力性能的影响规律.研究结果表明,截面畸变效应对薄壁钢箱梁纵向正应力的影响较大,分析无横隔板的薄壁钢箱梁受力性能时,截面畸变效应不能忽略;分析布置横隔板的薄壁钢箱梁受力性能时,应重点分析扭转荷载作用下横隔板对薄壁钢箱梁受力性能的影响.最后,提出了偏心集中荷载作用下悬臂钢箱梁受力性能的简化分析方法.     

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.     

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。     

人字形桥梁受力行为的参数分析

为了分析约束扭转和畸变效应对人字形混凝土桥梁结构内力及应力的影响。应用考虑约束扭转和畸变效应的薄壁箱梁理论和有限元刚度分析法，编制了专用的空间杆系有限元程序。在此基础上，根据荷栽作用方式、半径、箱梁高度、支座约束方式等因素的变化，进行人字形桥梁受力行为的参数分析，得到一些具有参考意义的结论。     

波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁抗扭性能

根据乌氏第二理论对波纹钢腹板预应力混凝土箱梁的扭转性能进行了研究,分析了箱梁截面在偏心荷载作用下的约束扭转和畸变特性,建立了空间有限元模型,并对理论分析进行了验证.分析结果表明:在偏心荷载作用下,由约束扭转产生的翘曲正应力为弯曲应力的5.9%,跨中截面钢腹板剪应力为弯曲剪应力的14.8%,由畸变引起的翘曲正应力为弯曲正应力的29%;针对跨径较小的简支梁,畸变产生的翘曲正应力约为约束扭转产生的翘曲正应力的5倍;偏载引起的效应在整体效应中所占的比重较大,在计算过程中不可忽略.     

畸变效应下简支薄壁钢箱梁的屈曲分析

由于薄壁钢箱梁抗弯刚度和抗扭刚度大、安装养护方便、轻巧美观等优点,在公路交通中使用得越来越多。而钢箱梁壁厚较薄,在轴向力作用下容易出现屈曲失稳,如斜拉桥中采用的钢箱梁。同时薄壁钢箱的畸变效应也很时显,因此畸变效应下钢箱梁屈曲失稳临界荷载的研究变得比较重要。因此,本文通过有限元软件就简支钢箱梁采用壳单元分析其畸变效应下钢箱梁的屈曲失稳临界荷载,发现畸变效应对箱梁屈曲失稳临界荷载影响很大,且增设跨中横隔板对钢箱梁的屈曲失稳临界荷载影响不十分显著。     

预应力混凝土箱梁桥偏载系数的 数值分析与试验

基于薄壁箱梁约束扭转的广义位移概念、板梁框架法原理,以约束扭转微分方程、畸变微分方程齐次解为单元插值函数,运用能量变分原理,以递推矩阵法推导箱梁约束扭转单元、箱梁畸变单元刚度矩阵,考虑了悬臂板、箱梁顶板变厚度的影响.用Fortran语言编写了箱梁弯曲、约束扭转与畸变单元的计算程序.基于原型桥制造了1∶4大比例的预应力混凝土连续箱梁模型,开展了偏心荷载作用下的受力特性试验研究.试验实测偏载系数与程序计算结果一致,同时计算了5座预应力混凝土箱梁桥的偏载系数.试验研究和数值分析表明:目前设计工程师所使用剪应力偏载系数严重偏小,在设计阶段留下腹板主拉应力超限甚至开裂的隐患.     

结构参数对波形钢腹板箱梁扭转特性的影响

为了研究波形钢腹板结构参数对箱梁扭转特性的影响,本文建立了波形钢腹板简支箱梁桥的有限元模型,通过改变波形腹板的结构参数(板厚,水平板宽,腹板折角)计算分析试验梁扭转特性。结果表明:波形腹板折角增大时,能较大的提高扭转振动频率;在一定范围内腹板厚的增大时,能有效提高扭转振动频率;水平板宽的增大使箱梁的扭转振动频率先增大后减小,因此,须合理选择最佳板宽。另外,通过在试验梁不同位置增设横隔板以及不同横隔板厚度的方案研究了波形钢腹板梁的扭转动力特性,结果表明:在端部增设横隔板能有效的改善其扭转动力特性;横隔板越厚,梁体自重越大,所以扭转刚度先增大后减小。以上结果可进一步为波形钢腹板箱梁的动力特性以及优化其结构设计提供理论支撑。     

梯形截面箱梁畸变惯性矩的计算

对梯形截面箱梁在偏载作用下发生的畸变进行了分析,并在此基础上导出了梯形截面箱梁畸变惯性矩的计算式,可用此方法计算其畸变应变能。     

单箱双室钢底板波形钢腹板组合箱梁扭转性能分析

为研究单箱双室新型钢底板波形钢腹板组合箱梁的扭转性能,基于乌曼斯基第二理论推导了箱梁的扭转微分方程和应力公式,结合纯扭转试验和有限元模型,检验理论公式的正确性.分析不同因素对箱梁扭转性能的影响,对比新型梁与传统混凝土底板梁的性能变化.结果 表明,同一测点理论值、有限元值与实测值吻合较好,差值大多在30％以内,整体变化规律一致.横隔板和加劲肋的一般布置方式对新型梁的有效抗扭刚度影响较小;当高宽比达到0.4时,截面正应力会产生明显变化.相对于传统梁,新型梁抗扭刚度减小8.58％,截面约束系数减小58.44％;相同扭矩下,新型梁跨中扭转角增大13.6％,最大扭转双力矩减小69.66％,2种箱梁正应力区别明显,剪应力相差较小.     

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.     

影响蒙皮支撑梁静力性能的若干因素

本文利用几何非线性有限元法分析了蒙皮支撑梁间距、跨度、构件截面开口方向及构初始扭转对蒙皮支撑梁静力性能的影响。研究结果表明，在实际工程应用范围内，梁间距的变化不会对蒙皮支撑梁的性能产生显著的影响。蒙皮的侧向支撑和扭转约束作用能明显改善侧向长细长较大的梁的性能。构件截面开口方向的组合方式对构件性能也有一定影响。构件的初始扭转对蒙皮支撑梁的性能没有显著的影响。     

箱梁拼宽前后内力变化分析及处理措施

分析了桥梁拓宽时箱梁在拼接前,拼接后未设置无隔板和拼接后设置隔板三种状态下,恒载、活载、支座沉降作用下箱梁腹板内力变化情况。根据分析提出箱梁拼宽时需要注意的问题和相关处理措施。     

复杂薄壁断面的自由扭转惯性矩的数值分析

通过自由扭转理论推导出复杂薄壁箱梁断面的自由扭转惯性矩的计算方法；采用实际复杂薄壁箱梁断面进行了数值验证，并和使用有限元方法计算的结果进行了比较．结果表明，这是一种简单实用且精度较高的计算方法．     

薄壁钢箱梁自由扭转刚度和翘曲扭转刚度的计算

大跨度桥梁动力特性分析中主梁自由扭转刚度和翘曲扭转刚度的计算是个难点,本文介绍了利用ANSYS有限元软件计算扁平钢箱梁截面的扭转常数和翘曲常数的详细步骤,并给出了动力特性分析中计入翘曲扭转刚度的方法.通过实际算例验证了本文介绍的大跨度桥梁主梁扭转刚度计算方法的可行性,并指明了具体实施中的一些细节和技巧.     

基于板梁理论的单轴对称箱形钢梁组合扭转分析

以端部作用一个集中扭矩的单轴对称箱形截面悬臂梁为研究对象,基于板梁理论研究其扭转变形和截面扭转角.依据Timoshenko梁和Kirchhoff板力学模型,引入腹板翘曲变形偏移值m,求出单轴对称箱形钢梁扭转的总应变能和扭转刚度;根据端部作用集中扭矩的荷载,建立箱形钢梁的总势能方程,并求得单轴对称钢箱梁组合扭转最大扭转角的理论解.借助大型通用有限元分析软件ANSYS,依据扭转参数K,计算6组不同尺寸的钢梁在端部集中扭矩作用下的最大扭转角.与板梁理论的理论解进行对比,最大误差为3.37%,证明了理论解的正确性.     

斜拉桥悬拼阶段温度对钢箱梁截面变形的影响

湛江海湾大桥钢主梁采用全空腹钢箱梁.在悬臂拼装过程中,由于作用的荷载不同,被吊梁段与吊机作用梁段的变形明显不同.建立空间有限元模型,分析了悬臂拼装阶段截面变形和温度对截面变形的影响.分析结果表明,在大跨度斜拉桥中采用全空腹钢箱梁是可行的,并且温度对悬臂拼装阶段箱梁截面相对变形的影响较小.     

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 .     

任意梁截面特性值的有限元计算方法

利用目前成熟的弹性梁理论,建立悬臂梁受到自由扭转、约束扭转、横向剪力下的弹性方程,推导出截面翘曲函数的调和方程.引入圆柱自由边界条件,采用Galerkin方法,解出离散截面节点处的函数值.截面的特性值推导成积分形式,通过高斯积分可求出.利用本研究公式,采用4节点等参元,通过编写程序验证了公式的正确性.本研究公式适应于任意截面,对梁截面的优化方案可提供指导.