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。

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。

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。

钢板结合梁斜拉桥桥面板剪力滞效应分析

为研究钢板结合梁斜拉桥混凝土桥面板的剪力滞效应,以泸州河东长江大桥为背景,采用MIDAS Civil软件建立主桥空间有限元模型,计算各阶段钢板结合梁混凝土桥面板剪力滞系数,与规范计算结果进行对比,并分析桥面横坡对桥面板剪力滞系数的影响。结果表明:桥塔根部截面施工阶段、通车阶段和运营阶段桥面板剪力滞系数分别约为1.4、1.203和1.46,剪力滞效应明显大于其余截面。现行《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》(JTG/T D64-01—2015)和《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)对桥塔根部截面剪力滞系数计算偏安全,对跨中截面,前者计算结果与实际受力不符,后者通车阶段、徐变后期及运营阶段的计算结果与有限元计算结果较接近,但施工阶段最大悬臂状态计算结果偏小。桥面横坡每增加1%,桥面板剪力滞系数约增大5%,工程设计中应根据实际建桥条件选择合理的桥面横坡。

斜拉桥悬臂施工阶段PK钢箱叠合梁剪力滞效应分析

为研究斜拉桥悬臂施工状态下PK钢箱叠合梁引起的纵桥向正应力沿横向截面分布不均匀的特性,依托银洲湖特大斜拉桥工程实例,利用ANSYS软件建立PK钢箱叠合梁跨中梁段空间有限元模型,考虑了长悬臂状态下不同悬臂施工长度以及最大悬臂和合拢阶段的典型荷载工况,采用有限元法研究PK钢箱叠合梁斜拉索锚固截面和斜拉索中间截面的剪力滞效应。通过与实测值的比较验证了有限元模型的准确性,并计算分析得出在不同荷载工况下PK钢箱叠合梁混凝土顶板与钢箱梁底板的纵向正应力分布变化规律及剪力滞系数。研究结果表明:在悬臂施工阶段不同悬臂长度下,PK钢箱叠合梁混凝土顶板和钢箱底板的轴向正应力和剪力滞系数沿横向分布规律存在差异,截面会同时出现正、负剪力滞效应;混凝土顶板和钢箱底板在外腹板处的负剪力滞效应较为明显;斜拉索锚固截面的剪力滞效应比斜拉索中间截面的更为突出,PK钢箱叠合梁锚固截面的应力分布更应引起重视。

基于等效截面法的蝶形腹板箱梁剪力滞效应研究

根据等效截面原理对箱梁空腹处截面进行等效处理,考虑其横截面轴力平衡关系,建立了腹板剪切变形下的翘曲位移函数,并推导出结构平衡状态下的剪力滞效应微分方程。结合模型试验、ABAQUS有限元模型以及相关文献值,对比分析了蝶形腹板箱梁(简支)在集中荷载及均布荷载作用下的纵向应力分布规律,并得到全梁段剪力滞系数三维分布模型。结果表明:竖向荷载作用下,蝶形腹板箱梁纵向应力呈正剪力滞效应状态分布,且箱梁支点截面和跨中截面的腹板接缝处剪力滞效应较大;集中、均布荷载作用下,研究结果与试验值、有限元值均较为吻合;与文献值相比,两者相对误差(绝对值)在2.00%~2.44%。

考虑梗腋影响的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应研究

考虑梗腋在波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的影响,通过剪力流公式定义了考虑梗腋影响的修正系数,运用变分法得到对应的微分方程,然后求出简支波形钢腹板组合箱梁在集中荷载作用下的剪力滞系数计算公式,采用数值模拟进行对比验证。最后通过调整梗腋尺寸参数,研究梗腋形状变化对剪力滞效应的影响。结果表明,考虑梗腋影响后的理论计算结果与有限元结果吻合较好;波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应现象随着梗腋影响系数的增大而减小;考虑梗腋影响的波形钢腹板组合箱梁剪力滞系数较未考虑情况大幅度降低,在集中荷载下剪力滞效应系数减小约10%;当梗腋宽度与上翼板宽度的比值大于0.5时,对剪力滞效应的影响变化较小,梗腋高度为其宽度的0.16~0.19倍时对剪力滞效应影响最大。

考虑翼板局部弯曲及剪力滞效应的波形钢腹板组合箱梁挠度分析

在位移场中引入挠度1阶导数考虑翼板局部弯曲,添加剪力滞强度函数和截面转角计入翼板剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形,基于能量变分原理获得波形钢腹板组合箱梁的控制微分方程,进而推导包括挠度在内的综合考虑翼板局部弯曲、剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的位移变量解析解,并分析翼板局部弯曲和剪力滞效应对不同高跨比、腹板高度占比、宽跨比、板宽比组合箱梁挠度的影响。结果表明:该解析解能较精确地计算组合箱梁的挠度;忽略翼板局部弯曲和剪力滞效应将导致组合箱梁的挠度计算结果误差过大;对于波形钢腹板组合箱形连续梁,不考虑翼板局部弯曲和剪力滞效应,跨中挠度将分别被高估13.0%和低估7.0%;剪力滞效应对翼板与波形钢腹板间的剪力分配几乎无影响,翼板局部弯曲会显著降低波形钢腹板剪力承担比,大大减小梁体挠度;剪力滞对挠度的放大效应随宽跨比的增大而增大,而翼板局部弯曲对挠度的减小作用随着高跨比和宽跨比的增大及波形钢腹板高度占比的减小而显著提高;翼板局部弯曲和剪力滞效应对连续梁挠度的影响比简支梁更大。

小半径曲线双主梁钢板组合梁桥剪力滞效应研究

以某高速公路匝道桥采用的小半径曲线双主梁钢板组合梁桥作为研究对象,分析了在恒载+车道外偏载情况下,曲率半径和计算跨径对于双主梁钢板梁剪力滞效应的影响。结果表明:支点截面剪力滞效应随着曲率半径的增大而增大,而跨中截面则相反;支点截面的剪力滞效应随计算跨径的增大而减小;在跨中截面,外侧钢主梁剪力滞效应随计算跨径的增大而增大,中间跨剪力滞效应随计算跨径的增大而减小,但规律性并不显著。在纵桥向,除支点截面外,其他截面外侧钢主梁对应顶板的剪力滞系数沿纵向逐渐增大,但在同一截面上剪力滞系数随着计算跨径的增大而减小。总体来说,对于多跨连续的小半径曲线双主梁钢板组合梁桥,中间跨的剪力滞效应比边跨要大。

湿接缝滞后浇筑施工的叠合梁斜拉桥桥面板剪力滞效应研究

叠合梁斜拉桥湿接缝滞后浇筑施工方案可大幅缩短工期,但施工过程中预制桥面板与现浇湿接缝混凝土龄期不同,使得收缩徐变问题复杂化。为在缩短工期的同时减小混凝土收缩徐变对桥面板剪力滞效应的不利影响,依托某大跨度叠合梁斜拉桥工程实例,采用有限元法研究不同龄期的混凝土收缩徐变对双边箱叠合梁桥面板剪力滞效应的影响,提出斜拉索张拉顺序优化方案,计算得到施工方案优化前、后桥面板的剪力滞系数及有效宽度系数。研究结果表明:(1)不同龄期混凝土收缩徐变会使叠合梁混凝土桥面板剪力滞系数沿截面横向均匀下降,并对桥面板的抗裂性产生不利影响;(2)叠合梁斜拉桥湿接缝滞后浇筑施工过程中,将斜拉索张拉时机调整至湿接缝浇筑并养护完成后,可使混凝土收缩徐变影响下桥面板负剪力滞效应得到一定程度缓解;(3)优化斜拉索张拉顺序施工方案,可降低混凝土收缩徐变对桥面板有效宽度系数下降的不利影响,使桥面板有效宽度系数最大增幅达到19%。

宽幅分离式双边钢箱组合梁斜拉桥剪力滞效应研究

为了满足日益增长的交通量需求,近年来大跨度斜拉桥开始采用桥面宽度大、横向刚度高和抗风性能好的分离式双边钢箱组合梁。以梁宽为45.9 m的超宽分离式双边钢箱组合梁斜拉桥为背景工程,分别采用MIDAS和ANSYS建立三维杆系模型和节段精细化模型,研究其成桥阶段和施工过程中的剪力滞效应,并通过敏感性分析研究钢主梁板厚度对剪力滞效应的影响。结果表明:成桥状态下,混凝土板底和板顶的剪力滞系数变化范围分别为2.152~2.762和1.262~2.024,越靠近跨中节段,混凝土板的剪力滞系数越大。在边腹板、中腹板和小纵梁位置,混凝土板的正剪力滞效应显著,横隔梁顶的混凝土板则主要呈现负剪力滞效应。受到斜拉索水平分力的影响,混凝土板两端的剪力滞效应最突出。施工过程中混凝土板底和板顶的剪力滞系数范围分别为3.978~4.188和1.186~1.301,需要重点关注板底的剪力滞效应。施工步骤对组合梁混凝土板的剪力滞效应影响较大,尤其是钢主梁安装工况。钢主梁板厚变化时,剪力滞系数变化规律相似,建议钢主梁顶板厚度为20~30 mm,底板厚度为15~20 mm。

基于有限梁段法的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析

为简化并准确分析波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应,基于波形钢腹板组合箱梁能量变分法微分方程,考虑波形钢腹板剪切变形及体外预应力作用,采用有限梁段法推导得到梁段单元的系数矩阵和广义外荷载向量计算公式,求解波形钢腹板组合箱梁任意点的弯曲应力。以某等截面波形钢腹板组合简支试验梁为算例,将跨中截面正应力有限梁段法计算值与试验值、变分法及有限元法计算值进行对比,该方法跨中正应力分布与其它方法结果均吻合较好,顶板有限梁段法正应力峰值与有限元计算值相差仅1.6%,验证了该方法准确度较高。采用该方法分析伊朗德黑兰BR-06L/R特大桥波形钢腹板组合连续箱梁桥在悬臂施工及成桥阶段的剪力滞效应,结果表明:悬臂施工阶段,随着悬臂长度增加固定端剪力滞效应逐渐减弱;成桥阶段,中支点和集中荷载加载点处剪力滞效应非常显著,均布荷载作用下边跨正弯矩区剪力滞系数较大,中支点处的峰值为1.13。

强轴向加载下翼缘及腹板壁厚比对箱型柱剪力滞效应的影响研究

因混凝土箱形截面柱柱身在受力时翼缘板会发生剪应力分布不均匀的情况,产生剪力滞现象。以3个钢筋混凝土箱型柱为试验对象,分析了强轴向加载下腹板及翼缘壁厚比的变化对剪力滞效应的影响。结论为:在腹板及翼缘壁厚比变化的条件下,各截面的剪力滞效应会发生不同程度的变化。腹板壁厚比或翼缘壁厚比越大,钢筋混凝土箱型柱固端受拉区翼缘剪力滞效应越强;受压区翼缘剪力滞效应越弱;在距离固端600mm截面处,各阶段的剪力滞效应分布规律有着较大的变化。

混凝土箱梁的设计与桥梁宽度增加对剪力滞效应影响的分析

结合某县桥梁建设对箱梁的设计要点进行介绍,并对桥梁宽度增加对剪力滞效应影响进行了分析,结论如下:在桥梁宽度增加的情况下,箱梁的剪力滞系数与无孔道剪力滞系数和有孔道剪力滞系数成正比;如果不考虑腹板间距的变化,那么桥梁宽度增加会影响到箱梁剪力滞效应,但是,造成的影响非常小,完全可以不考虑;剪力滞效应的变化程度与腹板间距的变化程度成正比。

基于MIDAS FEA箱型截面剪力滞效应分析

MIDAS FEA分析软件对于工程计算应用广泛,尤其是截面剪力滞效应分析,能够根据实际工程参数建立实体模型,通过有限元计算,模拟出箱型截面变形规律,进而得出相应的控制预防措施。文章借助数值分析软件MIDAS FEA,通过对箱型梁截面剪力滞效应进行分析,验证MIDAS FEA对于箱型截面剪力滞效应分析更加精确和详细,分析结果更贴近于实际。