超宽组合梁剪力滞效应分析

超宽组合梁宽高比很大,在弯矩作用下超宽组合梁的力学特性与普通梁较为不同,目前相关技术规范尚缺乏关于超宽梁有效宽度的系统化公式。为了深入分析在弯矩作用下超宽组合梁剪力滞效应引起的正应力分布不均的特征,以深汕大桥为工程背景,利用ABAQUS有限元软件建立跨中15道中横梁梁段52.5m空间壳单元有限元简支梁体系模型和采用Midas civil建立空间杆系单元全桥模型,分析在自重、车道荷载、人群荷载和吊杆杆力作用下跨中截面顶、底板和1/4跨截面顶板的正应力和剪力滞系数的分布规律。分析结果表明,超宽组合梁在荷载作用下,结构受力存在明显的剪力滞效应,目前相关技术规范关于翼缘有效宽度计算公式的安全系数比实际高1.21~1.63倍。

简支蝶形腹板混凝土箱梁剪力滞效应

为研究蝶形腹板混凝土箱梁的剪力滞效应分布情况,从试验研究、有限元模拟和理论推导3个方面对蝶形腹板混凝土箱梁的剪力滞效应进行研究。通过设计、制作蝶形腹板简支箱梁模型,并进行静力加载试验,以研究剪力滞效应在箱梁实腹处与空腹处的变化;建立与试验条件一致的Abaqus有限元模型,运用有限元的数据分析处理能力,得到蝶形腹板箱梁在集中荷载与分布荷载下的剪力滞效应空间分布情况;基于截面等效原理,提出箱梁空腹处惯性矩的计算方法,结合能量变分法,建立了蝶形腹板箱梁剪力滞效应计算公式并与试验结果和有限元结果进行对比,以验证公式的准确性。结果表明:蝶形腹板箱梁顶、底板纵向应力均呈正剪力滞效应分布且蝶形腹板箱梁空腹处截面剪力滞效应大于实腹处;在不同荷载作用下,蝶形腹板箱梁剪力滞效应空间分布状态为:沿梁长方向的剪力滞效应在箱梁支点截面和跨中截面较大,沿梁宽方向的剪力滞效应在腹板与顶板相交处较大,并向两侧逐渐减小;由变分法得到的理论公式计算结果表明,集中荷载作用下,变分法纵向应力值与试验值误差在―2.4%~7.4%,均布荷载作用下,变分法纵向应力值与有限元误差在―2.7%~3.8%,验证了公式的准确性,并为蝶形腹板箱梁设计提供了理论依据。

考虑剪力滞效应的钢-ECC组合箱梁数值分析

为解决组合箱梁横向裂缝对结构安全的潜在影响,利用ABAQUS程序建立钢-工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,简称ECC)组合箱梁的数值模型,揭示钢-ECC组合箱梁在受力过程中剪力滞的变化,并分析剪力滞效应的影响因素。研究结果显示,随着荷载增大,钢-ECC组合箱梁的剪力滞效应逐渐加剧,但当ECC翼缘板应变达到极限状态时,剪力滞效应开始趋于稳定。通过适当降低翼缘板的宽度与厚度,或增大箱梁腹板的高度,可以有效减轻钢-ECC组合箱梁的剪力滞效应。相较于两点对称荷载,集中荷载会导致更大的剪力滞效应。

温度作用下大跨度钢-混组合梁剪力滞效应研究

以新建包头至银川高铁中包头至惠农段BYZQ-7标磴口黄河特大桥为研究对象,考虑温度变化对钢-混组合梁的剪力滞影响,求解其温度应力,并建立温度剪力滞系数。通过温度传感器监测全天温度,运用现场实测方法,研究钢-混组合梁温度场分布规律,并计算分析温度作用下,钢-混组合梁的剪力滞效应时程曲线。结果表明,钢-混组合梁温度变化与环境空气温度升降过程一致,温度场分布不均。温度突变对钢-混组合梁的剪力滞系数影响显著,顶板与腹板交接处剪力滞系数峰值为底板与腹板交接处剪力滞系数峰值的163倍。

基于不同广义位移的薄壁箱梁剪力滞效应分析

为了分析基于不同广义位移下剪力滞效应的状态,分别选取翼缘板最大剪切转角差和剪力滞产生的附加挠度作为广义位移,利用能量变分法推导出基于不同广义位移下的箱梁在跨中集中荷载作用下相应的剪力滞系数和应力。引入ANSYS软件建立箱梁有限元模型,结合典型简支箱梁算例进行分析。研究表明:基于不同广义位移所求得的简支箱梁各关键点处的应力值和剪力滞系数与ANSYS值吻合良好,并且基于附加挠度所求得的实际应力值与ANSYS值更为接近;在顶板中点处按选取附加挠度计算的剪力滞系数为0.846,比按选取最大剪切转角差计算的剪力滞系数0.610增大了38.69%;在底板中点处按选取附加挠度计算的剪力滞系数为0.799,比按选取最大剪切转角差计算的剪力滞系数0.610增大了30.98%。

有限梁段法在变截面连续箱梁桥剪力滞效应分析中的应用

为了分析变截面连续箱梁桥的剪力滞效应,选取具有2个节点、4个自由度的箱梁单元,引入剪力滞控制微分方程的初参数解,推导出箱梁梁段单元的刚度矩阵和等效节点荷载。利用FORTRAN语言编写相应计算程序,应用所编程序对某简支箱梁进行验算,并分析了某三跨变截面连续箱梁桥在主跨作用车道荷载时的剪力滞效应。结果表明:剪力滞效应对中跨1/2处影响最大,对左边跨、右边跨几乎没有影响;中跨1/2处总挠度是初等梁挠度的1.08倍。

基于剪切变形规律的PC箱梁剪力滞效应研究

箱梁配筋后截面刚度的变化不仅对翼缘板纵向正应力产生影响,而且对翼缘板中的剪力流分布规律也产生影响。基于换算截面法,提出利用翼缘板剪切变形规律修正PC箱梁剪力滞翘曲位移函数。采用能量变分原理,引入修正系数对配筋后的箱梁悬臂板、底板的剪切转角最大差值进行修正,并将修正后的翘曲位移函数代入剪滞变分方程。为验证计算公式的正确性,将采用推导公式计算的翼缘板应力值与实体有限元计算值进行对比分析,结果表明计算结果与实体有限元结果误差基本在5%以内。本文得出了不同配筋率对剪力滞效应的影响,提供了一种计算PC箱梁不同翼缘板尺寸剪力滞翘曲位移函数的简便方法。

双工字型组合梁简支梁桥宽跨比和横梁道数对剪力滞效应的影响研究

双工字型组合梁简支梁桥在桥梁工程中广泛应用,其剪力滞效应影响结构的承载能力和安全性。以双工字型组合梁简支梁桥为研究对象,通过有限元实体建模计算,分析了宽跨比和横梁道数对剪力滞效应的影响。结果表明,宽跨比越大,截面的有效宽度系数呈现出线性减小的变化趋势,剪力滞后效应加重。此外,设置横梁可在一定程度上减轻剪力滞效应,但过多设置横梁对剪力滞效应的减缓作用不再显著。上述研究成果可为该类型桥梁优化设计和安全施工提供参考。

挑臂式钢箱梁剪力滞效应分析

针对宽幅钢箱梁桥梁数量日益增多而剪力滞效应突出的问题,以金海特大桥为工程背景,建立挑臂式钢箱梁中间节段实体分析模型,深入研究了宽幅箱梁的剪力滞效应。研究表明:斜拉索拉力均会显著增大钢箱梁顶板的剪力滞效应,但对底板剪力滞效应有所改善;在设计过程中应重点关注顶板内纵腹板处、跨中位置与重车作用位置以及底板钢箱位置与跨中位置的应力水平;恒载工况下,大挑臂钢箱梁顶板翼缘剪力滞系数趋近1,该截面形式设计合理。

加劲肋对钢箱梁剪力滞效应的影响

剪力滞效应是影响钢箱梁结构稳定性的一个主要因素,使钢箱梁在弯矩作用下的正应力分布不均。文章首先介绍了计算剪力滞的能量变分法,然后采用有限元分别模拟计算了具有加劲肋的钢箱梁和没有加劲肋的钢箱梁条件下,对比了简支梁和悬臂梁在集中荷载作用下的剪力滞系数,并采用能量变分法对其加以验证。结果表明,采用有限元法模拟剪力滞效应效果较好,加劲肋可以有效地减小剪力滞效应。

组合梁悬索桥主梁剪力滞效应研究进展

不同于简单梁体系结构,组合梁悬索桥结构体系和受力特点更为复杂,较宽主梁也使其剪力滞效应更为突出,因此,组合梁悬索桥剪力滞效应值得深入研究。本文概述了组合梁悬索桥的优势和发展现状,介绍了弹性理论解法、能量变分法和数值解法等剪力滞效应理论分析方法和研究现状,对已有组合梁悬索桥剪力滞的研究作出总结。认为目前对于组合梁悬索桥剪力滞效应的认识及研究滞后于应用,并提出了组合梁悬索桥剪力滞的研究展望。

薄壁箱梁剪力滞效应研究理论的若干问题讨论

对我国在预应力混凝土箱梁结构剪力滞效应方面的主要研究方法进行了评述 ,通过实例比较各方法的计算精度和适用范围 ,并提出了有待于进一步研究解决的若干问题及其研究的努力方向。这对于加速箱梁剪力滞理论的深入研究 ,为大跨、新型桥梁结构的性能评价提供正确的计算模型有一定的参考价值。

波形钢腹板组合箱梁在对称加载作用下剪力滞效应的试验研究

按照比例尺 1∶ 1 2对一实例桥进行缩尺并经适当调整 ,制成波形钢腹板组合箱梁模型。对模型梁进行对称加载弯曲试验 ,实测箱梁翼板纵向正应力分布 ,同时进行了空间有限元数值分析和能量变分法理论分析 。

波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的空间有限元分析

采用空间有限元法分析了波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应及主要结构参数对剪力滞效应的影响 ,并通过模型试验验证了计算模型的可靠性 ;提出了可供工程设计用的剪力滞系数计算经验公式和实用图表 ;

以附加挠度作为广义位移时薄壁箱梁剪力滞效应的梁段有限元分析

选取剪力滞效应引起的附加挠度作为广义位移,在定义新的剪力滞广义力矩的基础上,将箱梁的剪力滞变形状态从初等梁挠曲变形状态中分离出来,作为一种独立的基本变形状态进行分析。应用能量变分法建立关于附加挠度的控制微分方程和边界条件,给出微分方程的初参数解。从分析翼缘板的面内剪切变形入手,证明二次抛物线是剪力滞翘曲位移函数的合理模式。为进一步分析变高度连续箱梁等复杂结构的剪力滞效应,提出一个8自由度的梁段单元。对一有机玻璃制作的变高度3跨连续箱梁模型及混凝土简支箱梁的计算表明,计算值与实测值及有限元结果均吻合良好,从而验证提出的分析方法和梁段单元是可靠的。计算表明,剪力滞效应使该3跨连续箱梁模型在集中荷载和均布荷载作用下中跨跨中截面的挠度提高幅度分别达到22.3%和23.9%,工程实践中必须认真对待。

变分原理分析混凝土箱梁的剪力滞效应

本文针对翼板沿截面宽度方向变厚度的混凝土箱梁,利用势能变分原理,建立单室混凝土箱梁的剪滞效应分析方法。基于选定的剪力滞翘曲位移函数,提出变厚度翼板的广义截面常数计算公式。针对常见的简支梁和悬臂梁,导出集中力和均布荷载作用下的考虑剪滞效应的纵向应力和竖向挠度计算公式。通过对算例混凝土简支箱梁的剪力滞效应采用板壳数值解和本文理论解的对比分析,验证本文分析方法的精度。通过改变翼板厚度,研究混凝土箱梁翼板厚度变化对剪力滞效应的影响规律。

基于修正翘曲位移模式的薄壁箱梁剪力滞效应分析

选取剪力滞效应引起的附加挠度作为描述剪力滞变形状态的广义位移,在合理构造剪力滞翘曲位移函数的多参数修正模式基础上,提出薄壁箱梁剪力滞效应的分离解析理论,避免了已有文献中将剪力滞变形状态与初等梁挠曲变形状态联合在一起分析时的复杂性。用基于最小势能原理的变分法建立关于附加挠度的控制微分方程及边界条件。通过对箱形截面引入两个整体修正系数,使剪力滞翘曲应力在箱梁横截面上不合成轴力和弯矩,以充分反映剪力滞翘曲应力的自平衡性质。对悬臂翼缘板引入边界约束修正系数,以便反映悬臂翼缘板与顶板的不同边界约束对剪力滞翘曲模式的影响。根据空间有限元计算的翼缘板应力结果,确定悬臂板边界约束修正系数的具体数值。简支箱梁及连续箱梁数值算例表明,按本方法计算的翼缘板应力与空间有限元计算结果吻合良好,从而验证了本分析方法的正确性。

箱形梁剪力滞效应的改进分析方法研究

以薄壁箱梁的弯曲理论为基础,从分析翼缘板的面内剪切变形和弯曲剪力流的分布规律入手,从理论上证明二次抛物线是箱形梁剪力滞效应分析中的合理翘曲位移函数。选取剪力滞翘曲位移函数时,对悬臂板和底板引入修正系数,并考虑翘曲正应力的平衡条件。对箱形梁横截面上新出现的广义内力给出明确定义并称之为剪滞力矩,从分析正应力在翘曲虚位移上的虚功出发,揭示所定义的剪滞力矩即为相应于剪力滞广义位移的广义内力。对简支箱梁和连续箱梁模型的应力计算表明,计算值与实测值吻合良好,从而证实该文的分析方法和建立的公式是正确的。挠度计算表明:剪力滞效应使简支箱梁和连续箱梁算例的跨中挠度分别增大12%和19%,工程实践中必须认真对待。

单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁剪力滞效应研究

由于单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁截面剪力滞效应与混凝土箱梁截面剪力滞效应相比有很大差异,并且波形钢腹板几乎承担了全部剪力,波形钢腹板的剪切模量也需要进行修正。为研究单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应,从波形钢腹板PC组合箱梁的受力特点出发,以满足剪力滞翘曲应力的轴向平衡条件,采用二次、三次抛物线定义了单箱双室、单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁的纵向位移差函数,利用势能驻值原理的能量变分法建立了波形钢腹板PC组合箱梁考虑剪力滞、剪切变形效应的控制微分方程组,并推导出简支梁、悬臂梁、连续梁在集中荷载、均布荷载作用下的解析解。通过解析法和有限元法分别计算了简支梁和悬臂梁的剪力滞效应,并研究了集中荷载和满跨均布荷载作用下的单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞分布规律,结果表明:采用二次抛物线剪力滞翘曲位移函数推导的剪力滞系数更为合理;单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁在跨中集中荷载下,波形钢腹板与混凝土顶、底板交界处的剪力滞效应较为突出;随着波形钢腹板PC箱梁室数的增加,剪力滞系数明显减少,且解析解与有限元数值解一致,表明了解析解的正确性,并通过分析给出了相应的剪力滞系数,可以为单箱多室波形钢腹板箱梁的设计计算提供参考依据。

波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的理论与试验研究

基于能量变分法原理推导了波形钢腹板组合箱梁在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应计算公式,讨论了波高区混凝土的合理计算宽度取值问题;制作了2根模型梁、并进行了在集中荷载和均布荷载作用下的加载试验,通过实测箱梁翼板的纵向应力分布来研究这种组合结构在外荷载作用下的剪力滞效应的变化规律;在此基础上利用空间有限元分析程序进行了数值分析。结果表明:剪力滞系数的理论值、模型实测值以及空间有限元计算值吻合良好,波高区混凝土按1倍波高进行取值计算时结果偏于安全;集中荷载相对于均布荷载而言,其剪力滞系数较大;结果证明了本文公式可用于波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应计算。