波形钢腹板箱梁桥面板横向内力计算方法

通过静力试验,对单箱双室波形钢腹板缩尺试验梁的桥面板横向受力特点和箱梁框架变形进行分析.结合试验结果和波形钢腹板箱梁的力学特点,提出了一种刚架模型,并将波形钢腹板箱梁桥面板的横向内力计算结果与传统箱梁框架模型和公路桥规中的简支板与连续板模型的横向内力计算结果进行对比.结果表明:刚架模型和箱梁框架模型的计算结果与试验值较为吻合,误差均在10%以内;简支板与连续板模型的计算结果则较为保守,与试验值的误差在20%左右;与箱梁框架模型相比,刚架模型比较简单,并且考虑了波形钢腹板线刚度与混凝土桥面板线刚度比值对混凝土桥面板横向内力的影响.     

节段预制波形钢腹板PC组合箱梁的受力性能

为了研究节段预制波形钢腹板PC组合箱梁的力学性能,在考虑施工工艺和配束比影响的前提下,设计制作了3根缩尺模型试验梁进行受力性能试验研究.对比和分析了整体浇筑波形钢腹板PC组合梁和节段预制波形钢腹板PC组合梁力学性能的异同,提出了节段预制波形钢腹板PC组合箱梁抗弯承载力计算公式.结果表明:混凝土开裂后,节段预制梁刚度退化明显大于整浇梁,全体外配束节段预制梁刚度下降最为显著;节段预制梁钢腹板抗弯贡献明显大于整浇梁,接缝处截面尤为明显;相比于整浇梁,节段预制梁体外应力筋的应力增量较大,且增长速度快;与整体梁抗弯承载力计算公式相比,提出的节段预制波形钢腹板PC组合箱梁抗弯承载力计算公式的计算值与试验结果吻合更好.     

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.     

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...     

波形钢腹板PC组合箱梁的扭转振动特性

根据波形钢腹板PC组合箱梁的特性,运用Hamilton原理推导了波形钢腹板PC组合箱梁考虑剪切变形时的扭转振动频率计算公式.以5.2 m波形钢腹板试验梁为对象进行了模态试验,并利用有限元软件ANSYS建立波形钢腹板PC组合箱梁的模型进行模态分析.通过对试验梁模态试验的扭转振动频率的实测值、理论计算值以及有限元分析数据进行对比分析,证明了理论公式推导的正确性,论证了有限元模型的适用性,并通过分析得出剪切变形对波形钢腹板PC组合箱梁的扭转振动性能有较大影响.文中还利用参数分析的方法,分析波形钢腹板厚度以及波折角对该组合箱梁的扭转振动频率的影响,结果表明:随着钢腹板厚度的增加,波形钢腹板PC组合箱梁的扭转振动频率相应增大;随着钢腹板波折角的增大,波形钢腹板PC组合箱梁的扭转振动频率有所减小.     

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.     

考虑剪切变形的多梁式改进型波形钢腹板组合小箱梁桥荷载横向分布系数计算

目前有关钢-混组合箱梁桥的剪切变形对其荷载横向分布影响的研究较少。首先,在考虑自身剪切变形的基础上,采用正弦荷载得出刚度折减系数,并推导出了考虑剪切变形效应的偏心压力法、修正偏心压力法以及考虑剪切变形效应的刚接梁法等,用于计算多梁式波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板(简称改进型波形钢腹板,即CSWSB)组合小箱梁桥横向荷载分布系数的方法的计算公式;然后,选取一多梁式改进型波形钢腹板组合小箱梁桥实桥进行了试验研究;最后将采用文中讨论的各计算方法计算得到的结果与有限元法结果、试验实测值进行了对比分析。结果表明:采用考虑剪切变形效应的刚接梁法得到的挠度值和Ansys模拟值更为接近,计算跨中的荷载横向分布系数时应采用考虑剪切变形效应的刚接梁法;当桥梁结构不满足窄桥条件时,宜采用考虑剪切变形效应的刚接梁法计算跨中截面的荷载横向分布系数;当满足窄桥条件时,可以采用考虑剪切变形效应的修正偏心压力法计算横向分布系数。     

节段预制波形钢腹板组合梁弯曲性能试验研究

为了解节段预制波形钢腹板组合梁和整体浇筑波形钢腹板组合梁弯曲性能的差异,设计了2根1∶10缩尺试验梁的静力试验,研究了接缝的存在对节段预制波形钢腹板组合梁的破坏模态和变形、不同截面上构件的应变分布、体内体外预应力束增量及极限承载力的影响.利用有限元法分析了节段数量及体内体外预应力筋配束比对节段预制波形钢腹板组合梁弯曲性能的影响.结果表明,接缝的存在对梁体初始抗弯刚度影响不大,但节段预制梁极限承载力约为整体浇筑梁的0.79倍.节段划分数目越多,节段预制梁极限承载力越小.节段预制梁预应力束增量明显大于整体浇筑梁,且体内配束占比越大,节段预制梁极限承载力越大,实际工程中节段预制波形钢腹板组合梁体内体外配束比不宜小于1.     

大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥设计

结合钢腹板连续组合箱梁的结构受力特点和混凝土与钢材的连接特点,针对单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥进行了有限元分析,有限元分析模型以红棉大道工程一期主桥为依托,利用商业软件midas,对单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥进行抗弯计算、抗剪计算,以其有限元计算的数据为基准,揭示了该工程针对大跨度单箱双室波形钢腹板连续组合箱梁桥的设计的改善方法.     

基于拉压杆模型的节段箱梁接缝边缘配筋计算方法

为防止节段预制箱梁胶接缝边缘出现斜裂缝而引起的破坏,采用数值分析和拉压杆模型的方法开展研究,揭示此类斜裂缝的开裂机理,提出节段预制箱梁接缝边缘竖向配筋以及腹板中部水平配筋的计算方法。基于笔者以及Turmo等所做的试验建立节段预制箱梁纯弯段标准节段有限元模型,进行详细数值模拟分析,得到节段预制箱梁的应力场分布;以应变能最小为优化目标,对节段预制箱梁纯弯段进行拓扑优化分析,明确荷载传递路径。根据以上弹性应力分析和拓扑优化分析结果,建立节段预制箱梁纯弯段标准节段的拉压杆模型并进行验证,定量确定节段预制箱梁边缘的竖向拉力和腹板中部水平拉力的大小,提出节段预制箱梁胶接缝边缘竖向配筋以及腹板水平配筋的计算方法和公式。最后以南京长江四桥引桥标准节段箱梁为例,利用推荐的节段预制箱梁纯弯段标准节段拉压杆模型,对节段箱梁胶接缝边缘竖向配筋及腹板水平配筋进行校核,并给出相应的配筋建议。研究结果表明:利用提出的节段预制箱梁纯弯段标准节段拉压杆模型进行节段箱梁胶接缝边缘竖向配筋以及腹板水平配筋,设计更加合理且具有理论依据,进而验证了节段箱梁接缝边缘配筋计算方法的可行性。     

大跨径波形钢腹板箱梁桥试设计与结构验算

基于凉水特大桥设计文件,拟设计一波形钢腹板PC组合连续刚构桥,利用Midas Civil软件建立波形钢腹板PC组合箱梁桥模型并进行结构验算.结果 表明:持久状态下承载能力极限状态和正常使用极限状态以及短暂状况下预应力混凝土构件受力均满足验算.研究结论对于波形钢腹板PC组合箱梁桥的推广与应用具有重要意义.     

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.     

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.     

体外预应力对波形钢腹板箱梁自振频率的影响分析

为了研究体外预应力对波形钢腹板箱梁动力特性的影响,推导了波形钢腹板箱梁在体外预应力作用下的自振频率计算公式.以5.2 m缩尺波形钢腹板试验梁为对象,利用有限元软件ANSYS建立了预应力波形钢腹板箱梁的模型,对其进行了模态分析.通过对试验梁模态试验的自振频率测试数据与理论计算值以及有限元分析数据进行对比,证明了理论公式推导的正确性,论证了有限元模型的适用性.采用理论计算和有限元数值计算相结合的方法,研究了体外预应力钢束拉力、锚固位置以及截面积对波形钢腹板自振频率的影响.研究结果表明:三者对波形钢腹板箱梁自振频率的影响均较小,在实际工程中可以忽略体外预应力对波形钢腹板箱梁动力特性的影响.     

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.     

波形钢腹板PC组合箱梁结构特点分析与试验研究

该文介绍了波形钢腹板PC组合箱梁结构的研究进展，叙述了这种箱梁的波形钢腹板和预应力体系的构造特征。设计制作了波形钢腹板PC组合箱梁并进行试验研究，得到了一些有价值的结果，为进行波形钢腹板PC组合箱梁桥的设计和施工提供了经验。     

基于有效宽度的蝶形腹板箱梁抗弯承载力

为研究蝶形腹板箱梁有效宽度及抗弯承载力,设计、制作了试验模型,并进行了静力加载试验;通过建立与试验条件一致的ABAQUS有限元模型,分析其受力性能;依据平截面假定,结合中、美、日三国规范计算其有效宽度,引入蝶形腹板折减系数α,建立了蝶形腹板箱梁极限抗弯承载力计算公式;通过承载力计算值与试验值、有限元值对比,结果表明：蝶形腹板与顶底板之间协同工作,受力性能良好;依据中美规范计算蝶形腹板箱梁有效宽度较为合理;在此基础上,蝶形腹板箱梁抗弯承载力计算值与试验值较为吻合,且结果偏安全。     

应用二维折迭联结单元的波形钢腹板PC梁分析

通过考虑波形钢腹板的折迭效应,提出应用二维折迭联结单元来近似模拟其三维折迭效应的计算方法,建立了简单的二维有限元模型.并应用该方法计算了两个不同比例尺寸的波形钢腹板预应力混凝土试验梁,通过对计算结果与试验结果的比较,证实了这种方法的可行性.应用提出的计算模型,对波形钢腹板PC梁的截面应力、波形钢腹板的受力性能、横向加劲对受力的影响等进行了分析.