不同截面形式钢-混组合梁桥面板横向受力性能分析

为研究不同截面形式对钢-混组合梁桥面板横向弯曲效应的影响,以山东九龙东枢纽天桥为背景进行研究。采用有限元软件建立4种截面主梁(波形钢腹板工字梁、波形钢腹板箱梁、平钢板工字梁及混凝土箱梁)精细化模型,对比分析轮载作用数量、轮载横向作用位置对桥面板有效分布宽度的影响,同时对自重、轮载作用以及二者共同作用下的桥面板横向弯矩进行分析,并与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018,简称《桥规》)计算值进行对比。结果表明:双轮载作用下的桥面板有效分布宽度明显大于单轮载作用下的桥面板有效分布宽度,横向设计时应考虑轮载作用数量对桥面板安全设计的影响;钢-混组合梁桥面板有效分布宽度计算时,当轮载作用在横向跨中、支承附近处,采用《桥规》计算,当轮载作用在支承、悬臂板处,建议桥面板有效分布宽度修正系数分别取0.60、1.50;建议波形钢腹板工字梁、波形钢腹板箱梁、平钢板工字梁桥面板弯矩修正系数在轮载作用下分别取0.60、0.60、0.65,在自重、轮载共同作用下分别取0.55、0.55、0.60。

不同截面形式振子的流致振动试验

Bernitsas开创性地提出了涡激振动能量转化机的基本概念.VIVACE具有启动流速低、能量密度大等优势,具有良好的开发前景.本文基于VIVACE的基本理念,进行了圆形、正三角形、正方形及正六边形4种截面形式振子的流致振动对比试验研究,目的在于比较不同截面振子的涡激振动与驰振响应特点,并基于此研究适用于流致振动能量开发的振子截面形式.结果表明:4种振子中,圆形截面振子的振动突显"自限制"涡激振动特点,而其他截面振子则并未出现;4种振子中,圆形与正三角形较其他两种截面形式更适用于能量开发,其中圆形截面适用于低流速及流速变化不大的环境条件,正三角形截面适用于流速较高及流速变化较大的环境条件.

截面形式对波纹钢腹板桥梁动力特性的影响

随着对波纹钢腹板新型桥梁研究的深入开展,其动力性能也备受关注.波纹钢腹板桥梁截面形式的不同,对其动力性能有着很大的影响.本文针对常用的单箱双室和双箱双室两种截面形式,分别建立了有限元模型,得到了其自振特性,对其动力特性进行了分析比较.分析结果表明:波纹钢腹板箱梁在正常使用状态下,双箱双室截面的扭转刚度较截面为单箱双室箱梁偏低,整体性较差.本文的研究成果可以为波纹钢腹板桥梁的设计提供参考.

不同截面形式下箱梁剪力滞效应分析

为研究不同截面形式下箱梁剪力滞效应,以剪力滞效应典型解析法为基础,推导了不同截面形式(截面高度或截面顶底板厚度不同)下箱梁剪力滞附加弯矩计算公式。对一箱梁算例,分析了截面形式变化对箱梁剪力滞效应的影响程度。结果表明,截面形式变化对箱梁剪力滞效应有一定的影响,随着截面高度(顶底板厚度)的减小,剪力滞附加弯矩沿跨中向两支座方面变化幅度逐渐增大,剪力滞附加挠度占箱梁总挠度的比例逐渐增大;集中荷载和均布荷载下,截面高度越小,剪力滞系数在面内分布越均匀(剪力滞效应越小),而截面顶底板厚度越小,剪力滞系数在面内分布越不均匀(剪力滞效应越突出)。

不同截面形式防风网流场的3D数值仿真

在防风网流场性能问题的研究中,防风网开孔率和截面形式的改变会影响网后流场结构。重点研究不同开孔率、不同截面形式对防风网流场结构以及网后堆垛表面流场特性的影响,以期对防风网设计提供参考。提出用CFD数值仿真软件Fluent,对不同开孔率的蝶形和平板形防风网进行3D实体数值仿真,分析网后流场结构以及边界层分离现象,并通过研究网后堆垛表面压力系数、摩擦风速、湍流度等的变化,综合评价各网材的防风、抑尘性能。验证结果指出防风网能有效降低堆垛表面压力、摩擦风速和湍流度,对抑制堆垛起尘有着很好的效果。同时指出,低开孔率近网处遮蔽效果好,高开孔率遮蔽距离更远;蝶形网由于近网处的漩涡耗能作用,使性能优于平板网,因此,40%蝶形网性能最优。

悬挂式单轨交通小半径曲线轨道梁截面形式比选研究

为合理选择悬挂式单轨交通小半径曲线轨道梁的截面形式,以某最小过弯半径100 m、跨径20 m的轨道梁桥为研究对象,基于多体动力学,采用ANSYS软件分别建立开口薄壁形、单侧箱形、顶箱形、顶箱+侧箱组合形截面曲线轨道梁模型,进行经济性及车-桥耦合动力响应比较。结果表明:综合考虑用钢量及轨道梁截面横向惯性矩的提升效果,顶箱形截面性价比最高;轨道梁采用顶箱形截面时列车平稳性最好,其次为开口薄壁形截面及顶箱+侧箱组合形截面,单侧箱形截面列车平稳性最差;对于轨道梁跨中竖向动位移,采用顶箱形截面与开口薄壁形截面的计算结果均较好且相差不大。因此该悬挂式单轨交通小半径曲线轨道梁桥主梁采用顶箱形截面最优。

交错钢桁架体系的腹杆布置及其截面形式研究

混合桁架是钢结构交错桁架体系常用的桁架形式,用于工程实践时,应采用适宜的腹杆布置形式及经济合理的截面形式。本文主要研究了以下几个方面的问题:因建筑需要而设置的空腹节间处于桁架内不同位置时,桁架杆件在竖向荷载作用下的内力变化;常用对称式混合桁架的腹杆布置形式对桁架内力及总用钢量的影响;桁架腹杆采用T型钢、矩形钢管、圆钢管、角钢时桁架的总用钢量比较。比较结果表明:空腹节间不应设置在桁架端部;常用混合桁架腹杆采用“之”形布置时用钢量最省;桁架腹杆选用T型钢和角钢较为经济合理。

铁路大跨度活性粉末混凝土简支梁截面形式研究

将活性粉末混凝土用于大跨度简支梁能够解决梁体自重过大的难题,从而进一步提高铁路简支梁的跨越能力和应用范围。铁路大跨度活性粉末混凝土简支梁设计研究的关键问题是确定合理的截面形式。本文从结构受力、经济效益、施工方案等角度研究合理的截面形式,提出了先期U形活性粉末混凝土和普通混凝土组合截面方案,其设计构造简洁,便于施工;利用结构二次受力的特点,充分发挥了活性粉末混凝土优异的力学性能,减少了活性粉末混凝土圬工用量。

盘截面形式对混凝土扩盘桩抗拔破坏影响的试验

针对目前国内混凝土扩盘桩的常用截面形式,确立了原状土小模型试验研究方案,通过改变扩大盘的截面形式,实现全过程观察扩大盘截面形式对混凝土扩盘桩抗拔破坏的影响状况,为类似问题的研究提供可靠的依据。

高墩大跨连续刚构桥墩顶截面形式研究

高墩大跨连续刚构桥墩项的截面形式既有空心截面,也有实心截面。通过对比研究,分析了某高墩大跨连续刚构桥墩顶分别采用空心、实心截面后墩顶部位的受力特点。结果表明,在满足设计规范的前题下,选择实心截面有利于满足主梁施工搭设托架,方便施工。

柱体自由扭转时的最优横截面形式

当柱体自由扭转时,柱体的抗扭性能与横截面形式有关,针对单连通域下的具有最优抗扭性能的横截面形式问题,本文建立了相应的最优形式控制模型,并通过变分法求解得到:在横截面面积相等的情况下,圆截面是所有截面中使结构整体应变能最小和扭转刚度最大的截面形式,这与圣维南所给的一般性结论是一致的。

钢管混凝土的截面形式及其承载力分析

针对钢管混凝土快速发展的现状,介绍了钢管混凝土的圆形截面、矩形截面、中空夹层截面和实心双层截面等形式及受力特点。为了能方便地分析各种截面形式的承载力性能,对几种截面形式的轴心受压极限承载力用大型有限元软件ANSYS,加入不同的混凝土本构关系进行了承载力分析计算,得到了这些截面形式的钢管混凝土的承载力-位移关系曲线以及应力云图;并同已有的试验或计算结果进行了比较,其结果较为吻合。对于钢管混凝土的截面选择和极限承载力的计算有一定的参考意义。

拦污栅栅条截面形式对水流特性的影响

采用CFD数值模拟技术,结合κ-ε湍流模型,计算了拦污栅栅条不同截面形式对拦污栅局部水头损失的影响,并将数值模拟结果与拦污栅水头损失经验公式计算结果进行对比,分析了不同截面形式拦污栅的过流流动特性。结果表明,数值计算的局部水头损失与经验公式计算值吻合良好,其中截面形状为圆形的拦污栅水头损失最小,栅后形成的流速梯度较小,沿着水流流向水流过渡最平缓;截面形状为正方形的拦污栅水头损失最大,水流流过栅后会形成较大的漩涡,栅后流速过渡比较急促,紊动作用较强;水流距离拦污栅越远,水流受栅条的影响越小,直至恢复到与拦污栅上游相同的流态,流线逐渐趋于平行。

基于桥梁不同走向及墩身截面形式的薄壁高墩日照温度效应分析

桥梁受到日照温度作用时，结构的内外表面形成较大温差，从而产生温度应力。为研究薄壁高墩的日照温度效应，对两座不同走向不同墩身截面形式的薄壁高墩桥梁进行了温度场测试，得出了不同薄壁截面形式的高墩温度场分布规律，拟合出温度场计算公式，揭示了桥梁走向对薄壁高墩日照温度效应的影响。结果表明：混凝土薄壁高墩的温度应力与桥梁的走向呈周期性变化，在0°～90°范围内，墩身纵桥向和竖向的温度应力随桥梁中轴线方位角的增大而增大；而横桥向的温度应力，在0°-45°范围内，随桥梁中轴线方位角的增大而增加，45°左右达到峰值，45°～90°后随之下降。

不同截面形式钢桁架承载能力分析

为研究不同截面形式对钢桁架承载能力的影响,根据重力相等原则,运用ANSYS对空心圆形、空心矩形以及工字形三种截面形式钢桁架进行有限元分析,并得到了不同截面形式的钢桁架应力以及变形规律,指出不同截面形式下的钢桁架结构的承载能力有很大的差异。

不同截面形式钢桁架结构动力特性分析

为了研究不同截面形式下钢桁架结构的动力特性差异,根据重力相等原则,运用有限元计算软件ANSYS对空心矩形、空心圆形以及工字形三种不同截面形式的钢桁架结构建立了三维有限元计算模型,并通过模态分析得到了结构的动力特性参数,分析结果表明,相同模态阶数下,工字形截面的钢桁架结构频率较其他截面高。

不同截面形式混凝土梁桥的竖向温度梯度效应分析

为分析不同规范中混凝土梁桥竖向温度梯度模式的差异,评估竖向温度梯度效应对混凝土梁桥的影响程度,总结了不同国家和行业规范中混凝土梁桥的竖向温度梯度模式,从梯度曲线形式和温度基数取值两方面讨论了效应计算结果的差异。选取了20多座不同结构体系、跨径和截面形式的混凝土梁桥,计算了在包括桥梁变形和截面应力在内的2种典型的竖向正温度梯度作用下的各项效应,与自重和汽车作用产生的效应作了对比。结果表明:不同规范的竖向温度梯度模式在梯度曲线形式和温度基数取值方面存在显著差异,它们对温度效应计算结果具有同等程度的影响;顶部温差的影响深度越大,桥梁的变形和次生弯矩越大,考虑底部升温段时截面下缘有更大的自压应力;不同的铺装层类型和气候条件造成桥梁温度基数取值存在差异,进而导致温度效应可能相差1.5倍~2.0倍;相同结构体系和截面形式的中小跨混凝土梁桥随着跨径增大,自重效应占比增加,汽车和温度效应占比减小,但是温度和汽车效应的相对比例基本保持不变;结构体系和跨径相同时,T梁的温度效应占比要比空心板和小箱梁高出0.6%~16.5%;温度效应在一些效应类型中占有很大比例,温度作用引起的中小跨简支梁桥的变形和截面上缘应力能与自重和汽车效应相近,引起的中小跨连续梁桥的截面上缘应力能超过自重和汽车效应甚至两者总和,墩顶截面下缘应力能与自重和汽车效应相当,引起的大跨径连续箱梁桥截面上缘应力能超过汽车效应的数倍;若考虑铺装层类型和气候条件的影响,在温度基数取值较大的梁桥上,温度效应占比可能更高。

纵肋截面形式对正交异性钢桥面板性能的影响

采用通用有限元分析软件ABAQUS建立某钢桥箱梁的计算模型,分析了几种不同的纵肋截面形式对正交异性钢桥面板构造细节处应力分布的影响,并根据分析结果推荐相对较优的钢桥面板布置形式。

不同横截面形式和焊道分布吊臂的焊接变形控制

借助有限元分析手段对不同横截面形式和焊道分布吊臂的焊接过程进行模拟,分析得到了吊臂的焊后变形情况,采用Metra SCAN激光扫描仪对模拟结果进行了验证。结果表明:吊臂整体变形趋势为向内收缩,焊缝位置附近上翘变形,峰值位置均位于自由端面焊缝位置处;焊道上下分布比左右分布得到的焊接变形更小。综合考虑焊道设计、折弯、拼焊、制造成本等因素,吊臂横截面形式为五边形为宜,焊道上下分布合理。模拟结果与试验结果误差控制在0.5 mm以内,证明了模拟结果的准确性。