无黏结预应力连续梁次弯矩演化及弯矩调幅

完成4根无黏结预应力混凝土两跨连续梁受力全过程试验,对支座反力及控制截面弯矩重分布程度进行分析.运用非线性阶段的预应力次弯矩定义,将非线性阶段连续梁总弯矩分解成次弯矩和荷载弯矩.研究加载全过程次弯矩和荷载弯矩的演化规律,提出了对初始次弯矩和弹性荷载弯矩分别调幅的无黏结预应力混凝土连续梁弯矩调幅公式.采用已有文献中一组试验梁对所提公式的计算精度进行验证.研究结果表明,无黏结预应力连续梁弯矩重分布的原因可以归结为无黏结筋应力的增长以及连续梁各部分割线刚度比值的改变.承载力极限状态下,次弯矩折减系数随中支座综合配筋指数的增大而增大,荷载弯矩调幅系数随其增大而降低.文中弯矩调幅建议公式较已有公式更接近试验结果,可为设计规范中相关条款的制订提供参考.     

基于固端弯矩相等原则的等效荷载法

为提高工程结构力学分析的效率,提出了一种基于固端弯矩相等原则的计算方法。首先,基于固端弯矩相等的原则,研究在对称集中荷载和三角形分布荷载作用下单跨超静定梁的等效荷载施加方法,并导出梁在非常规荷载作用下固端弯矩的实用计算公式。然后,将超静定单跨梁的荷载形式推广至更任意的集中荷载和分布荷载等情况,并探讨了任意多集中荷载作用下单跨超静定梁的等效荷载施加方法和通用计算公式。最后,通过多跨连续梁和框架结构算例验证了所提方法具有较好的计算效果。算例结果表明,基于提出的等效荷载法可快速得到单跨超静定梁的固端弯矩,从而可高效准确地确定结构的真实内力分布。研究成果表明了利用等效荷载实现高效求解的可行性,它为力矩分配法及其它力学分析问题提供了一条高效便捷的思路。     

基于改进三弯矩方程的钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合梁变截面连续梁合理钢箱梁长度,基于现有三弯矩方程推导了适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程,建立了基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,并采用MATLAB软件编制了计算程序。构建了不同跨径的变截面钢-混凝土混合连续梁桥标准结构,运用改进三弯矩方程分析了恒载作用下不同跨径钢-混凝土混合连续梁桥关键截面弯矩随钢箱梁段长度变化的规律,建立了主跨跨径150m~300m间钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度预估公式。不同跨径的钢-混凝土混合连续梁的墩顶负弯矩和跨中正弯矩均随钢箱梁段长度的增大而减小;主跨跨径150m、200m、250m、300m的变截面钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁段长度与主跨跨径的比例分别为0.35、0.40、0.40、0.45时,主跨跨中正弯矩减小趋势变缓;研究结果表明：基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性。     

单跨均布荷载作用下两跨连续梁弹塑性分析

采用柔度法对两跨连续梁在一跨有均布荷载作用下的加载全过程进行了弹塑性分析,结果表明,受力变形过程可分为3个阶段:全梁弹塑性变形阶段,左跨中点附近产生弹塑性变形到形成塑性铰阶段,中间支座处截面由弹塑性变形到形成塑性铰阶段.讨论了加载各阶段的荷载、弯矩和位移计算公式,可供对连续梁进行强度和刚度计算时参考.     

加权残数法的最小二乘法及其对连续梁弯曲的分析

本文用最小二乘法研究各种荷载及边界条件的单跨梁弯曲的基础上,分析了每跨梁之间连续处的连续条件,由此导出便于上机计算的受线性荷载的连续梁挠度公式。     

Q460高强钢焊接工字形截面双跨连续梁整体稳定性能与设计方法研究

为了研究Q460高强钢焊接工字形截面双跨连续梁的整体稳定性能以及完善规范中关于此类构件的设计方法,采用ANSYS有限元程序建立考虑残余应力的有限元模型,根据已有普通强度Q345钢双跨连续梁的试验数据验证有限元模型的正确性。利用经试验验证的有限元模型,分析残余应力分布模式、跨度比、钢材强度、截面高宽比以及加载比例等因素对连续梁整体稳定性能的影响。基于有限元分析结果,回归出双跨连续梁弹性临界弯矩计算公式,将该公式计算结果代入《高强钢结构设计标准》(JGJ/T 483-2020)中受弯构件整体稳定系数计算公式求得整体稳定系数,并与有限元分析计算得到的整体稳定系数进行对比,比较结果表明二者相差不大且规范计算结果偏于安全,回归得到的双跨连续梁弹性临界弯矩计算公式带入规范公式计算整体稳定系数的方法适用于Q460高强钢双跨连续梁的整体稳定设计。     

上下翼缘同时受荷的工字形钢梁整体稳定性分析

现行钢结构规范中没有工字形钢梁在上翼缘均布荷载、下翼缘跨中集中荷载作用下整体稳定的计算方法.采用能量法推导出这两类荷载作用下双轴对称工字形钢梁的临界承载能力计算公式,总结了荷载比例系数对临界弯矩的影响规律.并采用有限元方法对该理论公式进行验证,在荷载比例小于3时,计算结果与理论公式吻合较好.在此基础上,通过计算分析提出了这类荷载作用下工字形钢梁的等效临界弯矩系数的计算公式,该公式具有较好的计算精度.     

钢筋混凝土连续梁弹塑性弯矩系数研究

试验验证表明,用二次规划求解的强迫转角法是进行钢筋混凝土连续梁弹塑性分析的有效方法。应用该方法对承受均布荷载和集中荷载的连续梁弹塑性弯矩值进行了计算模拟试验,总结出一套供设计使用的弯矩系数建议值。     

三分点集中荷载作用下连续梁弯矩系数取值研究

在钢筋混凝土肋梁楼盖中,其主梁采用弹性理论进行内力计算。对于等跨三分点集中荷载作用下的主梁,相关参考书中仅给出了跨中最大弯矩处的计算系数,其它关键截面处的计算系数则未给出,这对主梁弯矩图及弯矩包络图的准确绘制及描述带来一定的困难,使梁中负弯矩筋的截断点的位置确定显得困难。为此,对三分点集中荷载下的2、3、4、5跨连续梁,根据静力平衡条件,采用弯矩叠加法,给出了另一点处的弯矩计算系数。其结论对相关工程问题的计算,具有参考价值。     

分布弯矩荷载法计算连续梁的二次弯矩

预应力混凝土连续梁设计时需要考虑由施加预应力产生的二次弯矩,此弯矩通常采用荷载图法进行计算,过程比较繁琐。本文提出一种相对简单的计算方法——分布弯矩荷载法,并给出算例。     

均布荷载作用下连续梁的跨差与弯矩的变化关系探讨

在设计中当等截面连续梁的计算跨度相差不超过10%时,可用等跨的图表来进行内力计算.针对这一问题,对于均布荷载作用的情况,采用弹性理论计算方法,对跨差达到20%范围内的弯矩进行分析,并结合可变荷载与永久荷载比值的范围,用计算数据说明,正截面设计中可在更大的范围内采用等跨的图表进行计算.     

连续梁拱组合体系桥侧倾稳定实用计算

研究了单承载面连续梁抛物线拱组合体系桥在竖向均匀荷载作用下的侧倾屈曲问题,首次用能量法推导了连续梁拱组合体系桥侧倾稳定计算的实用公式,并提出了边跨效应影响系数.将公式计算结果与有限元结果进行对比,验证了实用计算公式的正确性.研究结果表明:提出的实用计算公式比较全面地考虑了影响连续梁拱组合体系桥侧倾稳定的因素,具有足够的精确性,使用简洁方便,对同类桥型的初步设计有很大的指导意义;同时表明边跨有利于桥梁结构的稳定,且在合理的边中跨比范围内增大边跨可进一步提高桥梁结构的侧倾稳定性.     

连续组合梁收缩的约束力研究

连续组合梁的混凝土板收缩时将产生较大的弯曲变形。弯曲变形受到钢梁约束产生内部约束力,受到冗余支座约束产生外部约束力。至今对连续组合梁收缩的内部和外部超静定相互耦合的解析分析存在不足。该文对内部超静定引入重分布系数,同时考虑徐变和钢梁约束对柔度系数的修正。按照外部约束力为时间增函数的变荷载特性,进行组合截面应变的增量分析。以钢梁约束弯矩为解耦未知量,基于改进迪辛格法推导重分布系数和钢梁约束弯矩的近似计算公式,结果与微分方程组的精确解吻合。给出了两跨连续组合梁支点次反力和次弯矩的解析式。对收缩徐变的处理方法适用于多跨连续梁。徐变对连续组合梁收缩的次内力有缓解作用,按照常荷载折减系数约为0.625,按照变荷载约0.77。钢梁高度增加将显著加大连续组合梁收缩的外部约束力。     

弯矩分配法的变形形式

木文根据线弹性体系的叠加原理及弯矩分配法的计算法则,推导出弯矩分配法的另一种表达方式和相应的计算方法——单位力矩分布系数法。这种新方法不仅适用于连续梁及超静定刚架在固定荷载作用下的内力计算,还可用来计算上述结构在移动荷载作用下的弯矩影响线。     

局部张拉预应力筋加固混凝土超静定梁的内力计算

针对局部张拉预应力筋加固混凝土超静定梁内力,采用结构力学方法进行了计算分析.首先讨论了不等跨连续梁在不同部位张拉预应力筋时的内力计算,得出了加固结构不同截面时超静定梁内支座产生的主、次弯矩及综合弯矩的计算表达式.在此基础上,分析了等跨连续梁的内力计算,根据叠加原理,即可得到超静定梁多个截面同时加固时的总弯矩.论文还分析了预应力筋位置对加固连续梁内力的影响.所得出的结果可作为局部张拉预应力筋加固混凝土等跨及不等跨连续梁内力计算的依据.     

无黏结预应力混凝土连续梁承载力的研究

为研究无黏结预应力混凝土连续梁在单跨集中荷载和双跨对称集中荷载下的承载力和预应力筋应力增量,基于通用有限元软件ANSYS建立了无黏结预应力混凝土连续梁的有限元计算模型,研究了不同加载方式下非预应力筋配筋率、预应力筋的张拉控制应力以及混凝土强度等参数对连续梁的承载力和无黏结筋极限应力增量的影响.结果标明,无黏结预应力混凝土连续梁在单跨集中荷载下的承载力小于双跨对称集中荷载下的承载力.将计算得到的无黏结筋极限应力增量与中国现行规范JGJ92-2004和美国ACI318-05规范进行对比后发现:对于承受双跨对称集中荷载的无黏结预应力混凝土连续梁,规范偏于安全;当无黏结预应力连续梁承受单跨集中荷载时,中国现行的JGJ92-2004规范和美国ACI318-05规范均过高估计了无黏结筋的极限应力增量.     

徐变对PC连续梁支座沉降附加内力的影响

为分析徐变对PC连续梁支座沉降附加内力的影响,提出一种通过体系转换描述连续梁支座沉降附加内力状态的思路,借助现行桥梁设计规范给出的连续梁徐变内力重分布公式以及徐变应变的积分表达式,推导出老化系数的计算公式.假设支座沉降的发展规律与混凝土徐变发展规律相同,建立考虑徐变影响的总变位协调方程.选取咸河大桥5跨连续梁为算例,分别计算缓慢沉降和瞬时沉降条件下的徐变次弯矩及最不利弯矩.结果表明:徐变对连续梁支座沉降引起的弹性弯矩有很大的消减作用,使实际最终弯矩不足弹性弯矩的1/2,瞬时沉降时的徐变次弯矩可达到缓慢沉降时的3倍;连续梁支座沉降引起的徐变次弯矩及最不利弯矩均与抗弯刚度成正比,与跨度的平方成反比;连续梁支座沉降最不利弯矩的峰值发生在中间支座截面处,其值为第一个内支座截面最不利弯矩的1.25倍.     

轧制H型钢单伸臂梁的弹性弯扭屈曲分析

对热轧H型钢单伸臂梁受均布荷载作用时的弹性弯扭屈曲进行了分析.认为全跨作用均布荷载的单伸臂梁当控制截面位于简支段时,可以近似简化为端部受集中力偶和全跨受均布荷载作用的简支梁.运用能量法提出了端部受集中力偶和全跨受均布荷载作用的简支梁的临界弯矩计算公式,辅以ANSYS有限元对单伸臂梁进行屈曲分析,将其有限元结果与理论公式...     

三跨有粘结预应力连续梁自振频率解析解

为了研究三跨有粘结预应力连续梁的动力特性,建立了基于Bernoulli-Euler梁理论的有粘结预应力钢筋布置形式的连续梁分析模型。通过建立有粘结预应力与位移的函数关系,将连续梁视为满足弯矩、转角和位移条件的多个单跨梁,采用分段联立法建立三跨预应力连续梁的振动方程组,获得了频率方程的解析解。通过求解频率方程得到自振频率,以三跨有粘结预应力连续梁为例,分别将本文方法计算结果与有限元法计算结果及实桥测试结果进行对比。研究结果表明:本文方法所得预应力梁的基频与有限元法计算结果的相对误差仅为0.6%,与实桥测试结果的误差为-1.18%;前四阶频率与有限元法计算结果的最大误差在3%以内;前三阶自振频率与实桥测试结果的平均误差在3%以内,结果吻合较好。通过本文公式可以较准确地求得三跨有粘结预应力连续梁的自振频率等动力参数。     

考虑单元变刚度计算钢筋混凝土连续梁的内力和变形

钢筋混凝土连续梁在荷载作用下,其刚度随着裂缝的出现和钢筋的屈服将不断发生变化,内力出现重分布现象。本文采用一种计算方法,它首先计算弯矩—曲率关系,并简化成三折线型,定出弯矩—刚度关系,再将梁沿长度方向分成若干单元,计算各级荷载下各单元的内力、刚度和挠度。编写了计算机程序。这种考虑单元变刚度计算结果与试验值符合较好。可作为研究钢筋混凝土连续梁的一种有效方法。