新型波形钢腹板组合箱梁畸变效应

为研究新型波形钢腹板(CSW)组合箱梁的畸变效应,以板梁框架法和位移法为基础,建立单箱多室新型CSW组合箱梁的畸变控制微分方程和边界条件,得到畸变正应力解析解,并采用有限元法检验推导结果的正确性。应用推导结果对比分析新型CSW组合箱梁与传统CSW组合箱梁的畸变性能,以及截面高度、箱室宽度和钢底板厚度对新型CSW组合箱梁畸变效应的影响。结果表明:解析解计算得到的畸变正应力与有限元模型计算的结果吻合较好,畸变角的变化规律与有限元模型计算结果一致;与传统CSW组合箱梁相比,新型CSW组合箱梁的畸变翘曲刚度减小了38.89%,畸变框架刚度减小了71.84%,抗畸变能力减弱;随着截面高度和箱室宽度增加,新型CSW组合箱梁跨中畸变角和跨中畸变双力矩均逐渐增大,且箱室宽度的影响更为明显;随着钢底板厚度增加,新型CSW组合箱梁跨中畸变角逐渐减小,跨中畸变双力矩逐渐增大。

波形钢腹板钢底板混凝土组合梁的挠度分析

研究目的:为精确分析波形钢腹板钢底板混凝土组合梁在长期荷载作用下的挠度变化,在纳入组合梁剪切变形效应、剪力滞效应及收缩徐变效应对挠度计算影响的基础上,采用能量变分法推导出波形钢腹板钢底板混凝土组合梁的控制微分方程与自然边界条件,得到波形钢腹板钢底板混凝土组合简支单箱双室箱梁分别在跨中集中荷载和满跨均布荷载作用下的挠度计算公式;利用所得公式计算荷载作用7 d、1000 d和3650 d时的挠度值,与ANSYS数值解以及不考虑收缩徐变效应的计算值进行对比,并通过了模型试验结果的验证。研究结论:(1)本文挠度计算值与ANSYS数值解及模型试验结果吻合良好;(2)波形钢腹板钢底板混凝土组合简支箱梁在跨中集中荷载和满跨均布荷载作用1000 d后,跨中挠度分别增大了9.12%和12.94%;(3)在3650 d后,跨中挠度分别增大了14.69%和18.32%,显然收缩徐变效应对组合箱梁挠度计算的影响不可忽略;(4)本文研究可为同类波形钢腹板钢底板混凝土组合梁的挠度计算提供参考。

基于变分原理的改进型波形钢腹板箱梁的挠度计算

针对钢底板-波形钢腹板箱梁的挠度计算方法进行研究,将组合截面的广义位移细分为顶板、翼缘和底板,以精确模拟组合截面的纵向位移特征。同时,引入两种材料模量参数进行修正,以余弦能量变分原理,建立广义位移矩阵方程组,并求解。通过以上修正计算,得到结论如下:修正解≥有限元解≥试验值≥未修正解≥初等梁理论解。参照有限元值对比后,修正解的偏差率为(1.2~1.5)%,偏安全。未修正解为(-4.3~-9.3)%,初等梁理论解为(-7.4~-14.5)%。表明除了剪切变形外,有效面积减小以及钢、砼的材料模量差异对主梁挠曲有影响。

单箱双室钢底板波形钢腹板组合箱梁扭转性能分析

为研究单箱双室新型钢底板波形钢腹板组合箱梁的扭转性能,基于乌曼斯基第二理论推导了箱梁的扭转微分方程和应力公式,结合纯扭转试验和有限元模型,检验理论公式的正确性.分析不同因素对箱梁扭转性能的影响,对比新型梁与传统混凝土底板梁的性能变化.结果表明,同一测点理论值、有限元值与实测值吻合较好,差值大多在30%以内,整体变化规律一致.横隔板和加劲肋的一般布置方式对新型梁的有效抗扭刚度影响较小;当高宽比达到0.4时,截面正应力会产生明显变化.相对于传统梁,新型梁抗扭刚度减小8.58%,截面约束系数减小58.44%;相同扭矩下,新型梁跨中扭转角增大13.6%,最大扭转双力矩减小69.66%,2种箱梁正应力区别明显,剪应力相差较小.

钢管混凝土系杆拱桥拱肋及吊杆施工监控

以在建郑州—万州铁路河南段一座128 m钢管混凝土系杆拱桥为工程实例,介绍了施工中拱肋及吊杆的监控要点。选取拱肋线形、拱肋应力、吊杆索力作为主要的监控对象,通过有限元分析,选取了拱脚、1/4拱、拱顶作为拱肋线形、应力的监控截面。根据工程实际情况,选择合适的仪器(HF-5B型桥梁光电挠度仪)进行数据采集,提高了测量精度。同时,结合虚功原理运用MIDAS/Civil建立了考虑现场实际的全桥仿真模型,获得了经实测数据验证的吊杆张拉影响矩阵,用于指导吊杆张拉,并将各施工阶段的实测值与有限元计算值进行对比,指导现场施工。结果表明,各施工阶段的拱肋线形、应力及调整后的吊杆索力均在合理范围之内,满足设计要求。

新型波形钢腹板组合箱梁挠度特性

针对新型波形钢腹板组合箱梁,基于能量变分原理,考虑顶板和底板的不同材料属性,以及剪力滞和剪切变形的影响,推导了新型波形钢腹板组合箱梁挠度的理论计算公式,获得了初等梁理论、剪力滞和剪切变形对挠度的理论贡献,采用模型试验和有限元分析,验证了理论公式的正确性.最后,讨论了新型波形钢腹板组合箱梁挠度特性,结果表明:在不同跨高比和宽高比下,初等梁理论对挠度的贡献最大,剪切变形的贡献次之,剪力滞的贡献最小;剪切变形对挠度的贡献随跨高比和宽高比的增大而减小,剪切变形对挠度的影响可通过引入修正系数考虑,而剪力滞对挠度的影响则可忽略不计.

铁路简支π形梁横向加固

铁路简支π形梁扭转刚度不足,在运营过程中影响车辆运行的整体动力性能。针对这一问题,本文依托一铁路简支π形桥梁加固工程,提出了横向加固方案,对该方案进行检测评估并建立全桥ANSYS有限元仿真模型,将有限元模拟计算结果与加固前后实际荷载试验数据进行对比。结果表明:采用横向加固方法后,桥梁横向振幅最大降低8.3%,平均降低7.0%;有限元模拟理论横向自振频率增加39.6%,实测横向自振频率平均增加34.9%。所采用的横向加固方法能显著提升桥梁扭转刚度,可以应用于π形梁加固工程。

某沉井式地下停车库底板配筋设计

利用沉井结构建造地下停车库以解决老旧城区停车难问题成为趋势.以某市沉井式地下停车库建造工程为例,对圆形底板的配筋方式及裂缝产生的原因进行了理论分析,利用极限平衡法对圆形沉井底板进行配筋设计计算,并对底板进行抗裂性验算.结果表明:此方法在保证工程质量的前提下,能有效减少底板钢筋用量,可为今后同类沉井结构及圆形板施工提供参考.

单箱双室波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板组合箱梁剪力滞效应研究

针对单箱双室波形钢腹板-钢底板-混凝土顶板组合箱梁这一新型结构,结合传统波形钢腹板组合箱梁的受力特点,基于最小势能原理,运用能量变分法研究单箱双室箱梁的剪力滞效应。通过设置二次抛物线和余弦函数两种不同的翘曲位移函数,建立了考虑箱梁剪力滞、剪切变形效应的控制微分方程及自然边界条件,推导了单箱双室简支梁在集中荷载和均布荷载作用下的截面应力和剪力滞系数解析解;同时,为验证理论分析的正确性,对制作的试验梁分别进行集中荷载和均布荷载加载试验,并将试验结果与两种不同翘曲位移函数下的理论值、有限元计算结果进行对比,分析3者的变化规律。结果表明:在集中荷载作用下,翘曲位移函数为二次抛物线的理论值与实测值、有限元计算结果吻合更好,而在均布荷载作用下,翘曲位移函数为余弦函数的理论值与实测值、有限元计算结果更为接近;在腹板与顶底板相交位置和悬臂板端部理论值偏差较大,需引进修正系数调整;同一截面的下翼板拉应力远大于上翼板压应力。在腹板与顶底板相交位置,箱梁剪力滞效应较为突出,尤其在集中荷载作用下更加明显,实际工程中应充分考虑该位置的受力情况。该研究成果可为该类新型波形钢腹板组合箱梁的应用提供借鉴。