箱形截面钢-混凝土组合连梁的抗震性能

对一种箱形截面钢-混凝土组合连梁展开研究,通过有限元模拟和理论分析对其屈服模式、抗震性能进行了深入探索。对不同参数取值下组合连梁的屈服模式进行对比分析,基于组合连梁长度与屈服承载力的关系,给出屈服模式的判定准则,研究了不同参数对组合连梁屈服模式的影响规律。结果表明:减小截面高度、钢腹板高厚比、钢材屈服强度、混凝土强度,增大剪跨比、钢翼缘宽厚比、截面高宽比等措施均使耗能梁段更容易弯曲屈服。轴向受压时,弯曲屈服型构件的延性普遍优于剪切屈服型构件;轴向受拉时,剪切屈服型构件的延性优于弯曲屈服型构件。剪切屈服型构件的弹性段刚度、屈服荷载、极限荷载以及能量耗散系数普遍大于弯曲屈服型构件。

公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究--以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。

钢混组合梁截面形式优化研究

组合梁桥是指采用剪力连接件将抗拉性能好的钢材构件与抗压性能好的钢筋混凝土结构结合成组合截面工作的一种复合式结构。近年来,随着组合梁技术的不断发展,其使用范围已扩展到连续梁桥、拱桥和斜拉桥等多种复杂体系。组合梁中的钢梁部分也由早先单一的钢板梁拓宽到钢箱梁、钢槽梁和钢桁梁,组合梁的截面形式也由工字形发展到箱型、倒梯形甚至三角形[1]。当主梁截面采用多根单梁组成多箱室截面时,不同的截面形式造成单梁之间横向联系方式和混凝土桥面板施工方法大不相同。本文研究同等跨径、同等宽度条件下某省两条高速公路主线桥钢混组合梁截面形式由钢箱梁优化为钢槽梁后各方面性能指标,为今后的项目建设提供依据和参考.

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。

考虑局部屈曲加劲钢箱形构件极限承载力的纤维梁柱模型

大型桥梁加劲钢箱形构件的极限承载力会受到板件局部稳定性能的影响,而目前尚缺乏成熟的可直接计入局部屈曲的高效计算模型。归纳总结国内外钢构件计算方法对局部屈曲的处理方式,明确以有效应力法即采用板件(或加劲板)平均受压应力-应变曲线简化局部屈曲效应的研究思路。通过有限元程序ANSYS二次开发钢板拉压非对称本构模型,提出一种可直接计入局部屈曲的纤维梁柱模型。材料本构模型中受压应力-应变曲线通过小型的加劲板板壳模型得到,且全面考虑了焊接残余应力与几何缺陷。搜集已开展的钢箱梁、钢桥塔及钢拱肋的稳定性试验,采用提出的纤维梁柱模型、板壳模型与传统弹塑性梁柱模型进行分析,展示截面纤维划分策略,验证文中纤维梁柱模型的可靠性与高效性;通过设置不同的缺陷参数,探讨缺陷水平与局部屈曲对各个构件极限承载力的影响。研究表明,随着缺陷水平的严重,局部屈曲会显著降低极限承载力,提出的纤维梁柱单元模型能够有效地预测加劲钢箱形构件的极限承载力,具有较广泛的应用前景。

丹江口水库特大桥跨中无轴力连接装置施工关键技术

丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,边中跨比为0.2,采用梁塔分离、梁台固结的结构体系。根据主桥结构体系受力需要,主梁在跨中位置断开,设置跨中无轴力连接装置+伸缩装置构造。无轴力连接装置由导梁、外部大箱梁(H梁段和H′梁段)、竖向及横向支座系统组成,导梁长13.68 m。无轴力连接装置现场安装采用导梁跨中分段(2×6.84 m)拼装、外部大箱梁逐缝合龙的施工方法。首先在总拼场地进行无轴力连接装置工厂化预拼装,并安装竖向及横向支座系统,拼装完成后将导梁断开,回位至H梁段和H′梁段进行转运;然后现场吊装匹配连接H梁段,并将H梁段内部导梁向岸侧拖动固定;之后起吊H′梁段并与前置G梁段软连接;再进行H梁段和H′梁段导梁匹配连接;导梁匹配连接完成后进行H′梁段匹配连接;最后进行斜拉索放张、桥面吊机拆除。

异形钢箱梁异形块梁底支座反力研究

文章以某市政立交桥改造项目中的某联异形钢箱梁桥为例,研究了异形端支座反力与支座处横梁截面形式的关系。文章首先对该项目及其所采用的异形钢箱梁进行了概述,其次采用Midas Civil软件进行有限元建模,并对其进行支座反力计算,发现其异形端支座反力受横梁截面形式的影响较大,且当横梁采用箱型截面时,支座反力分布情况与其他截面形式存在显著区别。因此,进一步对支座反力与横梁截面的关系进行深入研究,最终确定箱型截面为最优横梁建模截面形式。

高强钢焊接薄壁箱形截面双向压弯构件局部和整体相关屈曲试验研究

通过13个Q460C、Q550D和Q690D钢中长柱的双向偏压试验,研究了高强钢焊接薄壁箱形截面双向压弯构件的局部-整体相关屈曲性能和极限承载力;将极限承载力与美国、欧洲规范以及新提出的计算公式的计算结果相比较,以验证它们对高强钢焊接薄壁箱形截面双向压弯构件局部-整体相关屈曲计算的适用性。结果表明,在钢材名义屈服强度fy=460~690 MPa,板件宽厚比b/t=40~70,构件长细比λ=45~79,偏心距ex=ey=20~45 mm范围内,美国规范ANSI/AISC 360-16对较大长细比(λ=79)和Q690D钢较小宽厚比(b/t=40)试件的计算结果偏于保守;欧洲规范BS EN 1993-1-1对较小板件宽厚比(b/t=40)试件的计算结果偏于保守,对其余试件是安全的;使用新提出的有效屈服强度法所得到的计算结果和试验结果吻合良好;新提出的有效截面法对大部分试件的计算结果偏于保守。

汽车铝合金前防撞梁截面的有限空间优化设计

通过准静态拉伸实验获得了某在产中期改款车型材料的应力-应变曲线,在原钢制前横梁的设计空间内开展了铝合金前防撞梁的截面设计及评价。结果表明,正六边形和正八边形截面吸能盒具有较高的稳定承载能力,各边依次同时外凸或内凹,呈逐层叠缩的手风琴压溃模式;正八边形截面吸能盒的比吸能最大,且压溃过程最为平稳和紧凑。综合考虑压溃模式、压溃力演变和比吸能,正八边形截面吸能盒的性能最优。在原钢制前横梁截面的设计空间内,目字形截面的三点弯曲刚度高于田字形截面,但田字形截面前横梁台车系统的比侵入量、比支反力和比吸能均优于目字形截面前横梁。基于此,提出一种铝合金吸能盒和前横梁的截面高效设计和评价方法,为在产车型结构的高效设计提供方法和理论支撑。

变截面钢箱梁桥顶推施工受力分析

为研究变截面连续钢箱梁顶推施工全过程受力状态,以某实例工程为背景,建立钢箱梁全桥有限元模型。分析不调平托架顶推施工过程中,梁端倾角对钢箱梁固定端应力的影响,以及钢箱梁重点构件局部应力变化;分析顶推合龙成桥后,钢箱梁体系转换对底板、腹板及横隔板等部位应力的影响。结果表明:顶推施工全过程中,钢箱梁整体、局部均处于安全应力状态。钢箱梁固定端应力随梁端倾角增大而降低,但也会增大倾覆风险。合龙成桥后,腹板、顶板厚度对结构应力变化影响较大,可通过控制厚度变化改善结构受力。

NiTi形状记忆合金箱型梁非对称弯曲相变分析

结合已有形状记忆合金材料的本构关系,推导出了形状记忆合金箱型截面梁的非线性控制方程,对箱型截面梁的相变过程进行了力学分析,得出了箱型截面梁的外载荷、拉压不对称系数和箱体厚度对中性轴位移、曲率以及相边界的影响。结果表明:在拉压不对称系数的影响下,需根据箱体厚度与相边界的位置关系,将相变阶段更详细地分步计算;在相同载荷下,箱体厚度增大,中性轴位移明显减小,箱体厚度改变对曲率的最大值影响较大,相边界的位置受箱体厚度的影响明显。

箱梁桥在梁格法下不同建模方式差异分析

目前梁格法在分析箱梁结构存在的问题时,由于纵向梁格划分方式、虚拟横梁划分方式以及荷载大小的加载等方面对计算精度的具体影响还无法完全确定,因此需要对计算精度影响进一步分析研究。文中以某20m简支箱梁桥为例,对梁格法模型的纵向梁格划分方式、横梁模拟方法及不同荷载工况进行对比分析,观察梁格法模型在不同的情况下精度差异大小。结果表明文中梁格法的横向虚拟梁格划分方式对支座反力和桥梁挠度的计算精度差异不大,纵向梁格划分方式对支座反力的计算精度差异较大,可为相关工程采用梁格法时提供参考。

大跨度钢-混凝土混合连续梁桥设计

以南宁市324国道金陵大桥为背景,研究大跨度钢-混凝土混合连续梁桥设计与施工关键技术。金陵大桥主桥为跨径布置(75+180+75)m的连续梁桥,为国内最大跨度的钢-混凝土混合连续梁桥。结合该桥特点,对桥梁设计与施工关键技术进行研究,供类似工程参考。

中小跨径钢箱-混凝土组合梁闭口与开口截面对比分析

对一种钢箱-混凝土组合梁的受力过程开展理论分析研究,为我国中小跨径钢箱-混凝土组合梁的设计和应用提供参考。对闭口和开口钢箱截面进行对比分析发现,闭口截面相比开口截面,虽增加少量用钢量,但减低了钢梁应力水平,减少了焊缝数量,进而减少了焊接问题的出现,适用于中小跨径钢箱-混凝土组合梁桥的建设。

大跨PC梁底板受力及影响因素分析

箱型断面大跨PC梁是应用最广、最为常见的中大跨度梁桥方案。在长期的运营过程中,也发现了梁体开裂、跨中下挠等具有代表性的病害。其中,底板开裂是较为常见的病害类型。现针对底板受力进行分析,通过对不同影响因素的定量计算,揭示了恒载、活载对底板受力的影响,并在此基础上,提出了结构优化设计方案。

变截面波形钢腹板连续梁的抗弯性能试验研究

为研究变截面波形钢腹板连续组合箱梁的抗弯性能,本文使用液压伺服系统通过逐级加载的方式,对一片三跨波形钢腹板连续模型梁进行了静力试验,研究了在对称荷载与偏心荷载作用下波形钢腹板连续箱梁的破坏模态和变形、不同截面上应变分布、体外预应力束增量以及极限承载力等,从而明确波形钢腹板连续组合箱梁的破坏失效过程。研究结果表明:在弹性范围内,边跨与中跨的混凝土顶底板纵向应变呈线性变化,符合箱梁理论中提出的“拟平截面”假定;中跨偏载作用下,边跨处的偏载效应大于中跨,这不仅与边跨跨径较短有关,同时与横隔板数量和位置有关。试验梁的开裂荷载为破坏荷载的30%,中跨与边跨挠度变化速率均在底板混凝土开裂后变大,边跨跨中混凝土顶底板应变在中支座开裂后应变发生突变,增长速率变大,并一直持续至加载结束;最终破坏时刻,在中跨加载点位置混凝土顶底板出现斜向裂缝并发生断裂,钢腹板发生屈曲破坏;体外预应力筋在破坏阶段承载了较高的应力,对模型梁的抗弯性能贡献较大。试验研究成果可为波形钢腹板连续组合箱梁的工程应用提供一定参考。

不锈钢焊接箱形截面压弯构件弯曲屈曲试验研究

为了研究不锈钢焊接箱形截面压弯构件的弯曲屈曲,该文对5根奥氏体型和5根双相型不锈钢焊接箱形截面柱进行了偏心受压试验,试件长细比在55～85,荷载偏心距分别设计为50 mm、60 mm、70 mm,并且在试验前对试件的初始弯曲和荷载初偏心进行了测量。根据试验结果对构件静力承载性能进行了分析,并将试验结果分别与CECS410:2015《不锈钢结构技术规程》和欧洲规范EN1993-1-4中不锈钢压弯构件承载力的计算值进行了对比。结果表明:所有构件均发生平面内的整体弯曲失稳,且整体失稳前没有发现明显的局部板件屈曲;构件承载力随着偏心距、长细比的增大而降低;对于双相型不锈钢压弯构件,依据CECS 410:2015和EN 1993-1-4的计算值较试验结果均偏于安全;对于奥氏体型不锈钢压弯构件,依据EN 1993-1-4的计算值较试验结果均偏于安全,依据CECS 410:2015的个别试件计算结果略低于试验结果,但整体偏于安全。

双帽箱型点焊薄壁构件的局部翘曲分析

针对汽车上广泛使用的箱型点焊薄壁构件 ,研究在考虑焊点处的弹性特性基础上 ,对箱型点焊薄壁构件受扭矩时焊点处的局部翘曲变形进行分析研究 ,提出一种计算局部变形的近似方法。把扭矩转换成通过焊点的剪力 ,此剪力又由置换剪力和置换力偶矩代替 ,然后计算相应的局部翘曲。

点焊箱型截面薄壁构件的翘曲扭转研究

构成汽车车身结构的点焊薄壁构件,可以看成是开口截面段和闭口截面段相互穿插组合而成的半闭口截面构件。针对这种构件,基于瓦格纳的翘曲扭转理论,并考虑到点焊薄壁构件焊点处的弹性特性,用一条完整的具有剪切变形特性的“剪切弹簧”来取代构件上的点焊带。通过对这种具有“假想弹簧”的半闭口截面构件的研究,提出了一种分析点焊箱型截面薄壁构件的翘曲扭转的新方法。通过理论值与实验值之间的比较,验证了该方法的精度及合理性,并阐明了扭转刚度对点焊薄壁梁翘曲的影响。此研究同时为今后研究解决实际车体结构的多种约束翘曲问题,打下了良好的理论基础。

变截面悬臂箱梁剪力滞效应的比拟杆分析方法

针对传统比拟杆法仅能分析等截面箱梁剪力滞效应的不足,重新推导变截面箱梁加劲杆等效面积及剪力滞效应微分方程,以有机玻璃悬臂梁模型的试验结果检验该文算法的正确性,讨论箱梁梁高、腹板厚度变化对悬臂箱梁剪力滞系数和正剪力滞区段长度的影响,通过分析箱梁顶板和腹板内剪力流沿跨长的分布规律揭示变截面箱梁剪力滞效应弱化的原因。研究发现:悬臂箱梁梁高和腹板厚度的变化会减弱其剪力滞效应,且剪滞效应弱化的原因在于变截面箱梁腹板内剪应力水平的降低;箱梁顶板内水平剪力流沿跨长先增大后减小的变化导致了悬臂箱梁正、负剪力滞现象,同等跨径下变高度悬臂箱梁的正剪力滞区段长度会显著增加,但其剪滞系数将明显减小;工程设计中可以通过调整箱梁梁高和腹板厚度沿顺桥向的变化趋势,尽量让箱梁腹板剪力流水平沿桥跨方向保持不变,避免腹板剪力流水平变化过快以最大程度地减弱箱梁剪力滞效应。