钢板组合桥梁剪力滞效应分析

双肋钢板组合桥梁(双钢板主梁与砼桥面板通过剪力钉连接)由于主梁间距大而存在明显的剪力滞效应。文中选取三跨双肋钢板组合连续桥梁(3×35 m)作为研究对象,采用ANSYS建立其有限元模型,分别对给定温度环境下受恒载和车道荷载作用的桥面板应力进行分析,计算其剪力滞系数。按最大正应力和合力大小不变的原则,将呈曲线分布的正截面应力简化成矩形分布,计算桥面板的有效宽度,并与规范计算结果进行对比。研究结果表明:在恒载和车道荷载作用下,中支点处存在显著的正剪力滞效应,剪力滞系数可达到1. 7左右。在中跨和边跨其余各截面均存在负剪力滞效应。从边支点截面到中支点截面由负剪力滞效应逐步向正剪力滞效应过渡,从中支点截面到中跨跨中截面则由正剪力滞效应逐步向负剪力滞效应过渡。与有限元方法相比,按照规范方法计算的边跨跨中和中跨跨中截面的桥面板有效宽度偏于保守,中支点截面按规范方法计算的有效宽度偏于不安全。     

大宽跨比T梁桥的改进空间梁格算法

由于目前“G-M法”(比拟正交异性板法)计算主梁内力较复杂繁琐,为了更快速精确地计算大宽跨比,多横隔梁以及主梁较为密集的T梁桥主梁内力效应,提出了基于受压翼板有效宽度的大宽跨比T梁桥改进空间梁格算法。该方法通过有限元软件建立空间梁格模型,基于T形梁受压翼板有效宽度原理,精确考虑横隔梁与主梁顶板协同受力完成荷载横向传递时的横桥向横隔梁翼板有效宽度,对梁格模型中的横隔梁进行横隔梁-桥面板的截面等效换算,保证沿桥横向翼板内的应力分布均匀,模拟实桥横向联系。分别采用“G-M法”和本文方法计算分析桥宽20、24 m,跨径20、28、35 m的4种算例的装配式简支T梁桥主梁跨中弯矩,对比分析发现：改进空间梁格法与比拟正交异性板法吻合较好,误差均在±5%左右,精度较高;改进空间梁格法相比“G-M法”无须复杂的插值和查表,只需要借助简单的有限元模型,能快速高效的对主梁结构内力进行计算,操作方便,效率高;改进空间梁格法对大宽跨比,多横隔梁以及主梁较为密集的T梁桥结构内力计算结果更可视化,更能精确直观地反映受力后的整体结构响应。     

波形钢腹板组合连续箱梁有效翼缘宽度计算初探

针对目前规范中缺少有关波形钢腹板组合连续梁桥有效翼缘宽度的相关规定,提出一种翼缘有效宽度计算方法,以某大跨度波形钢腹板预应力混凝土组合连续箱梁桥为背景,对其有效翼缘宽度计算进行初步研究,研究结果表明:在自重和集中荷载作用下,跨中混凝上内衬边缘的剪力滞效应显著,翼缘板的有效翼缘宽度系数分别达到0.87和0.7左右,其它部位剪力滞效应不明显;而预应力荷载作用下,波形钢腹板组合连续箱梁的各截面处的剪力滞效应均不明显,可以忽略不计,最后通过有限元计算结果与国内外规范对比发现,波形钢腹板箱梁跨中部分有效翼缘宽度与混凝土箱梁基本一致,设计计算时可参照普通混凝土箱梁;内衬边缘截面的剪力滞效应介于普通混凝土箱梁与钢箱梁之间,其有效翼缘宽度的计算也应介于二者之间。     

先简支后连续混凝土梁负弯矩区UHPC “T形”湿接缝试验研究

为了提高普通混凝土连续梁负弯矩区湿接缝的抗裂性能,简化施工工艺,提出了混凝土梁桥负弯矩区UHPC新型湿接缝方案.以某跨径为30 m的普通混凝土连续梁桥为背景,根据法国UHPC结构设计规程和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)对该桥进行正常使用极限状态下的配筋设计,并参照配筋设计结果对UHPC新型湿接缝构造进行1∶2缩尺模型试验研究.试验结果表明:取消负弯矩区预应力束、取消焊接的负弯矩区UHPC新型湿接缝方案的抗裂性能和承载能力均满足工程要求,且试验值与数值模拟值拟合良好;UHPC的引入能有效限制普通混凝土的裂缝宽度,显著提高普通混凝土截面的刚度,改善混凝土连续梁跨中区的内力及竖向挠度的重分布现象.与不考虑负弯矩预应力束的传统湿接缝构造相比,UHPC新型接缝构造能降低混凝土连续梁内力及跨中竖向挠度的重分布系数至其30％～50％.参数分析表明:对于负弯矩区采用UHPC新型湿接缝构造的混凝土连续梁桥,UHPC沿纵桥向的长度宜取0.27倍计算跨径,负弯矩区纵向受拉主筋直径可统一为20 mm,UHPC层的厚度取60 mm即可.     

腹板倾角对波纹腹板钢箱梁地震响应的影响

为研究腹板倾角对波纹腹板钢箱梁地震响应的影响,以某波纹腹板钢箱简支梁为工程背景,通过控制主梁混凝土顶板宽度、钢底板宽度及钢箱内截面面积设定3种工况,利用ABAQUS有限元软件建立各工况下不同波纹钢腹板倾斜角度的三维有限元模型,分析了3种工况下腹板倾斜角度对主梁动力特性的影响规律,并选用E2水平的反应谱对主梁结构进行反应谱分析.研究结果表明：腹板倾角会降低波纹腹板钢箱梁的竖向抗弯及扭转刚度,倾角越大,主梁基频越小,底板宽度不变倾角30°时结构的横向抗弯刚度最大;主梁在地震作用下,最大应力出现在固定支座处,最大位移在主梁跨中截面,与腹板倾角无关;随着腹板角度的增加,主梁地震响应越大,对支座的性能要求也随之增加.     

钢-混凝土组合桁架梁抗弯性能试验

为研究钢-混凝土组合桁架梁(SCCTG)的抗弯性能,对编号为CB1、CB2a、CB2b和CB3的4个试件进行试验研究和数值模拟.结果表明:SCCTG截面应变基本符合平截面假定,理论计算时可采用平截面假定,且SCCTG具有较高的极限承载能力和良好的变形性能,采用较密栓钉时可有效提高混凝土板和钢桁架的整体工作性能;当在弹性阶段时,SCCTG翼缘板的有效宽度基本不变,在塑性阶段,有效宽度有所增加,但均小于《规范》计算值,同时,试验证明混凝土受压翼缘存在较明显的剪力滞后效应,因此,设计计算时应考虑剪力滞后效应对组合梁承载力和变形的影响.     

节段拼装变截面波形钢腹板连续组合箱梁的剪切性能试验研究

为了研究节段预制拼装波形钢腹板连续组合箱梁的抗剪性能,制作两片缩尺试验梁,包括节段拼装变截面波形钢腹板连续箱梁和相同尺寸的整体浇筑变截面波形钢腹板连续箱梁. 通过静力试验和数值分析,得到了节段拼装梁的剪应力分布规律、波形钢腹板承剪比例等. 结果表明：在中跨对称加载作用下,中跨1/4位置处节段拼装梁与整体梁波形钢腹板的剪应力沿梁高方向均匀分布,节段拼装梁的剪应力值要大于整体梁的相应值. 推导出节段拼装变截面波形钢腹板组合箱梁的剪应力计算公式,并考虑施工工艺对剪应力的影响,通过与实测值对比验证公式的准确性. 两片试验梁的波形钢腹板的承剪比受荷载影响较小,保持一个恒定的比例;两片试验梁在中支座位置处的钢腹板承剪比均为50%,并沿着试验梁纵向方向向两侧不断增大;在中跨1/4位置,节段拼装梁钢腹板的承剪比达到85%以上,整体梁的钢腹板在该位置的承剪比在75%左右,两片试验梁在边跨相应位置承剪比相差不大. 将适用于节段拼装混凝土箱梁的AASHTO接缝抗剪强度计算公式乘0.9可用于接缝截面抗剪承载力计算;上述公式值与试验值、有限元结果的误差在5%左右,可以较好地预测钢混组合结构胶接缝的抗剪强度.     

大型斜拉桥施工过程中上塔柱整体临时存放后的主梁变形控制

目的研究大型斜拉桥上塔柱整体竖转施工过程中临时存放阶段主梁挠度变化,为此类大型桥梁施工过程进行有效控制提供借鉴.方法结合在建的港珠澳大桥实际工程,对斜拉桥上塔柱整体吊装至主梁后并临时存放于主梁上部时整体结构的力学行为进行研究.一方面,考虑滑移效应,采用改进的折减刚度法对组合梁跨中挠度进行计算;另外,采用Midas有限元软件,根据设计要求,建立三维有限元模型对主梁挠度进行计算,并与现场监控的实测数据进行对比.结果上塔柱临时存放于主梁后,主梁实测下挠值与理论下挠值接近,挠度变化较小;单幅梁直腹板与斜腹板下挠值接近,左右幅梁挠度变化较为对称,主梁下挠状态相对稳定;上塔柱竖转完成后,主梁挠度基本恢复.结论上塔柱在主梁上临时存放的方案安全可行,对主梁下挠影响较小,满足设计及施工要求.     

横向分段施工预应力箱梁的湿接缝受力性能研究

横向分段施工预应力箱梁受拉区的湿接缝混凝土易于开裂,然而对此类结构在实际的使用过程中观测表明,湿接缝混凝土在荷载作用下并未开裂。通过横向分段施工预应力箱梁两种类型的模型试验加载和对应的有限元分析比较,表明当外荷载作用时,横向分段施工预应力混凝土箱梁截面一定存在预应力的重分布作用,即作用在预制结构上的预应力对湿接缝处的混凝土拉应力有贡献,此处混凝土受力有异于普通钢筋混凝土结构,且现有的有限元通用程序尚无法计算此应力重分布值的大小。     

主梁截面温度场数值模拟的太阳辐射计算方法

为提出适用于中国不同地域的桥梁混凝土主梁截面温度场数值模拟的太阳辐射计算方法,实地采集中国4座城市的逐时太阳辐射,与不同数值方法的计算值进行对比.建立中国12座桥梁的混凝土主梁截面有限元模型.结果表明:采用间接法计算的逐时太阳辐射与实测值吻合较好,但计算过程较为复杂,且可能出现太阳散射辐射为负数的情况;直接法中,采用美...     

考虑现浇楼板影响的有效翼缘宽度取值探讨

阐述有效翼缘宽度的取值方法及其与受压区"翼缘计算宽度"的区别,在国内外试验和数值模拟研究的基础上对国内外规范在有效翼缘宽度取值上的规定进行比较和讨论,并通过有限元分析对有效翼缘宽度取值的影响因素之一——楼板配筋率进行分析,为合理考虑现浇楼板对框架梁端实际承载能力带来的有利影响提供参考.     

钢制薄壁圆筒外压试验压力的研究

基于随机-模糊概率模型,定量分析了钢制薄壁圆筒临界失稳强度的模糊可靠度、稳定系数与外压试验压力系数之间的关系。研究表明：1）如果要求钢制薄壁圆筒临界失稳强度的模糊可靠度范围,在外压气压试验、液压试验和正常操作时分别为0．9997091～0．9999992822,0．998411～0．9991836与0．9999992822～0．99999999864,可取常规稳定系数不小于2．60,外压试验压力系数的取值范围在气压试验时应不小于1．08但不大于1．16,在液压试验时应不小于1．08但不大于1．61;2）采用55组试验数据验证了文中方法的合理性。     

楼板作用的装配式型钢混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

为研究楼板组合效应对装配式型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)柱-钢梁节点抗震性能的影响,基于拟静力试验,运用ABAQUS软件对栓焊混合连接形式的装配式边节点进行有限元验证,在有效模型的基础上,对装配式SRC柱-钢梁及其考虑楼板组合效应的节点的抗震性能进行系统地对比分析;进而研究楼板厚度、宽度两个参数对节点抗震性能的影响规律.结果表明:数值模拟所得的节点模型的骨架曲线、承载特性及刚度退化与试验结果一致,所建模型可较好地模拟节点的实际受力情况;楼板与钢梁的结合使节点试件承载力和刚度均显著提升,破坏时H型钢梁下翼缘连接板屈曲变形明显,提高了上翼缘的局部稳定性,延性系数和等效黏滞阻尼系数均减小,环线刚度退化明显,强度退化不明显;增加楼板厚度使装配式SRC柱-钢梁节点试件的承载力以及刚度和耗能能力得到提升,而且会减缓刚度退化速度;在600～1000 mm范围内,楼板有效宽度的增加对节点承载力、初始刚度及耗能能力均有较明显的提升,但其延性有所降低.楼板设计时应合理选取各参数.研究成果可为装配式SRC框架节点实际工程应用提供理论支持.     

BS700高强钢槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响因素

为研究BS700高强钢槽形对焊箱形截面构件稳定性的影响因素,建立了能考虑初始几何缺陷和残余应力的非线性屈曲分析有限元模型,研究了残余应力、翼缘宽厚比、长细比等因素对构件稳定性的影响.研究发现,残余应力对长细比位于20～70的构件稳定系数有显著影响,翼缘宽厚比对构件稳定性有较大影响.随着翼缘宽厚比增加,构件屈曲模式由整体...     

基于抗裂要求的楼面梁预应力筋数量及其影响因素探讨

在房屋建筑结构的楼面预应力梁设计中,一般需要先行估算预应力筋的数量,传统的基于经验的估算方法往往误差较大.对满足各级抗裂要求所需的预应力筋数量进行了研究.首先列出3种抗裂等级所对应的预应力筋数量的表达公式,引入合理假定后,得到预应力梁跨中和支座处所需预应力筋数量的简化计算公式.之后对预应力筋数量的各种影响因素(梁截面形状、梁跨度、梁截面宽度、抗裂等级、板厚、预应力筋位置等)分别进行了讨论,得出了预应力筋数量与各因素的关系曲线,再将各因素对预应力筋数量的影响程度进行了比较,为结构设计人员在初步设计阶段估算预应力筋数量提供了一种较为准确的依据.     

考虑钢梁翼缘断裂的组合框架抗震性能分析

基于钢-混凝土组合框架抗震性能试验,考虑材料、几何及接触非线性,采用Msc.Marc建立了钢-混凝土组合框架的有限元分析模型.有限元模型中引入基于应变的钢梁翼缘断裂准则,能够较好地模拟钢梁翼缘的断裂现象.有限元模型的整体及局部计算结果均与试验结果吻合良好.在试验验证的基础上,对有限元模型进行参数分析,研究了楼板宽度、剪力连接程度、轴压比等参数对钢-混凝土组合框架刚度、强度及延性的影响.研究发现,在试验及3维建模中,为了准确反映楼板对组合框架抗震性能的影响,楼板宽度至少应取为跨度的1/4;轴压比对组合框架延性有较大影响;楼板厚度、剪力连接程度对组合框架抗震性能影响较小.结合相关组合结构设计规范,讨论了各项参数的合理取值,对组合框架抗震设计提出了建议.     

活性粉末混凝土T形梁承载力试验与全过程分析

为了研究活性粉末混凝土(RPC)桥梁的设计理论与设计方法,本文对RPC T形桥梁进行了设计和静载试验,并对跨中截面承载力进行了全过程分析.该T形桥梁包括两片T形梁,跨度为20 m,梁高1.35 m.通过对两片RPC T形梁进行静力加载试验,测试了梁体的跨中下翼缘的拉应变随荷载的变化情况,结果表明,梁体的承载能力和抗裂性均满足规范要求.根据全过程分析结果,梁体的承载力安全系数可达2.25,通过分析与试验结果的对比,验证了全过程分析中采用的参数和假设条件的正确性.     

轴心受压钢构件高温下局部稳定设计方法

为了得到钢构件高温下局部稳定设计方法,通过试验对建立的有限元模型进行了验证。采用验证后的有限元模型,分析了温度、板件宽厚比、初始几何缺陷、腹板和翼缘相互作用等因素对H形截面轴心受压钢构件局部屈曲应力的影响,提出了Q235钢和Q460钢H形截面轴心受压构件高温下的局部稳定承载力简化计算公式和高温下防止局部屈曲的翼缘宽厚比和腹板高厚比限值。研究表明:当板件宽厚比较小时,构件的局部屈曲应力随宽厚比的增大迅速减小,宽厚比较大时,构件屈曲应力降低不明显;初始几何缺陷对构件局部屈曲应力影响较小;高温下翼缘对腹板屈曲的约束作用比常温下明显;高温下防止局部屈曲的宽厚比限值与常温下宽厚比限值不同。     

预应力T梁翼缘板应力分析及对策

论述了预应力T梁在施加了预应力后翼缘板的应力分布情况,得出翼缘板在预应力作用下的最大、最小主应力的变化规律,并提出了翼缘板的安全对策。