大跨径单箱双室箱梁桥温度梯度研究

该文旨在针对单箱双室箱梁温度效应复杂的问题,依托跨径布置为(120+120)m的矮塔单箱双室斜拉桥,开展箱梁截面温度梯度研究。通过在大里程合龙段截面布置21个温度传感器,设置采集频率为1次/h的方式,数据采集使用无线采集模块,进行了为期171 d的温度观测,得到了合龙段截面温度梯度分布规律。研究表明:箱梁梁体温差与大气温度温差密切相关,箱梁梁体平均温度与大气温度变化趋势相同,箱梁梁体最高、最低平均温度和相应的大气最高、最低温度的相关系数R分别为0.958、0.931,箱梁梁体温差与大气温度相关性较高。此外,该文基于整体温差最大时刻16:00时的实测温差和预测最大温差开展温度梯度研究,提出了考虑每日太阳总辐射(I)、每日大气温差(T)及每日平均风速(w)的箱梁截面竖向整体温度梯度预测公式,并与文献预测公式对比,证明了该文预测公式的有效性。最后,针对测试截面的顶板部位横向最大温差为4.54℃、底板部位横向最大温差为1.99℃的问题,进一步提出了箱梁顶板和底板部位横向温度梯度预测公式,并发现其相关系数分别为0.819、0.851。

单箱双室箱梁剪应力增大系数分析

对单箱双室箱梁在弯曲作用下腹板剪力分配规律进行研究,引入“剪应力增大系数”来表征腹板剪力不均匀程度,用以在实用计算中将箱梁截面简化为工字梁截面进行计算和配筋。对箱梁翼缘板长度、梁高、箱宽、顶板厚度、底板厚度及腹板厚度等参数对剪应力增大系数的影响进行研究,并给出了计算腹板剪应力增大系数的实用计算图表。

混凝土单箱双室磁浮轨道梁的日照温度场分布研究

日照作用下混凝土单箱双室磁浮轨道梁的温度场分布不均匀,易引起变形、开裂,影响轨道平顺性及行车安全性。基于传热学原理,结合上海夏季辐射和气温等气象资料,针对日照作用下混凝土双室箱梁的温度场分布展开有限元模拟分析,研究了不同时刻时轨道梁截面的温度分布规律,得到了箱梁在不同时刻的温度云图;提取最大竖向温差时刻腹板和最大横向温差时刻底板中线的温度值,拟合后得到横向与竖向的温度梯度曲线,与规范温度梯度对比后发现:竖向温度梯度峰值比规范值大,变化更加剧烈,且在底板附近存在反向温差,横向温度梯度峰值比规范值小,变化也更加剧烈且同样存在反向温差,双室箱梁的温度梯度模式与规范不一致。

单箱双室箱梁横隔板与横隔墙剪切应变能计算

根据单箱双室箱梁截面的变形,设计位移参数,导出横截面横向、竖向畸变角的变位模式;采用刚架或板件来模拟横隔板和横隔墙的计算简图,利用力学和有限元原理,推导出横隔板、横隔墙的抗剪刚度、剪切应变能;并将此方法的计算结果与商业有限元软件计算结果进行比较.结果表明:文中提出的计算理论与方法是正确和完整的,该方法与商业有限元软件的计算结果接近;文中计算方法较之商业有限元软件更加简便实用;横隔板、横隔墙的剪切应变能都随位移呈幂函数增加.文中还得出了单箱双室箱梁横隔板最优的开孔位置.

单箱双室组合箱形梁桥静力学特性的研究

为了准确分析单箱双室波纹钢腹板组合箱梁的竖向弯曲力学性能,考虑了组合箱梁的剪力滞、剪切变形、腹板褶皱效应以及剪滞翘曲应力自平衡等因素,设置了3个剪滞纵向翘曲位移差函数,进而基于能量变分法建立了组合箱梁的弹性控制微分方程和自然边界条件。研究表明,褶皱效应对组合箱梁力学性能具有一定影响,且集中荷载下组合箱梁的褶皱效应更为突出;简支边界条件下,组合箱梁剪力滞效应明显,特别是集中荷载组合箱梁的剪力滞效应趋强;本文方法具有一定的理论和工程实用价值,且对该类结构设计具有重要的指导作用。

单箱双室箱梁截面扭转中心位置的确定

根据薄壁箱梁的结构特点,推导出扭转中心位置的显式表达式,并对该表达式进行了参数分析。计算结果表明:该式不仅适用于单箱双室箱梁截面,在变换参数的情况下还适用于单箱单室箱梁截面、矩形截面、∏型截面、槽型截面以及Τ型截面等开口截面扭转中心的确定。

单箱双室箱梁有效翼缘宽度的取值研究

为了确定单箱双室箱梁有效翼缘宽度的取值,分别按照中国现有规范中对单箱单室箱梁以及美国AASHTO规范中对单箱多室箱梁有效翼缘宽度取值的规定,对箱梁的刚度进行折减并建立梁格模型。为了对比刚度折减精度,采用有机玻璃模型进行实测研究,建立基于实体单元的有限元数值模型。通过对比不同模型在集中荷载作用下的竖向变形和纵向应力可知,按中国规范刚度折减后的挠度值与试验值相对误差为-4.4%,按美国规范则为4.8%,按中国规范刚度折减后的梁格峰值应力与实体单元数值模拟值的相对误差为-25.0%,计算结果偏小;按美国规范则为-7.2%,在10%以内。当计算单箱双室箱梁的应力时,建议按美国AASHTO规范进行刚度折减。

单箱双室变截面波形钢腹板组合连续箱梁自振特性试验研究

为研究单箱双室变截面波形钢腹板组合连续箱梁的自振特性,以鄄城黄河公路大桥为原型按照1∶9缩尺制作三跨(2.6+4.8+2.6)m单箱双室变截面波形钢腹板试验梁,通过室内动力试验得到前三阶自振频率和振型。利用ABAQUS软件建立试验梁和等规模混凝土腹板梁有限元模型进行摄动分析,并与试验值对比,分析横隔板和边中跨径比对其自振特性的影响。结果表明:试验梁前三阶自振频率试验值和有限元计算值吻合度良好;试验模型梁的一阶自振频率小于等规模的混凝土箱梁;现行规范关于连续梁桥基频估算公式不适用于此类桥梁,修正公式计算值与试验值相差约12.3%,修正公式计算值误差比规范值小3.4%左右,修正公式更合理;中支点设置横隔板能够有效改善试验模型梁的动力性能;适当增加边中跨径比有助于提高试验模型梁前三阶自振频率。

小半径曲线刚构-连续梁桥单箱双室主梁合理构造设计研究

为了解小半径曲线刚构-连续单箱双室箱梁桥弯扭耦合作用效应,指导主梁合理构造设计,以莫桑比克某跨海大桥北引桥(小半径多跨曲线刚构-连续单箱双室箱梁桥)为研究对象,采用MIDAS Civil软件建立该桥整体模型,采用ANSYS软件建立局部实体模型,计算不同顶板厚度箱梁的扭转受力性能,分析弯扭作用下箱梁断面各部位剪力分布规律。结果表明:箱梁约束扭转产生的翘曲正应力相对弯曲正应力较小,设计时可忽略不计;顶板整体加厚可降低顶板扭转剪应力和翘曲正应力,可分别降低24%、33%;扭矩对两侧边腹板剪力存在差异影响,对内侧边腹板影响较大,不利影响达40%,弯桥设计时腹板厚度应按受力最不利的内侧腹板控制。

比拟杆法在单箱双室箱梁剪力滞效应中的应用

依据加劲板理论分析箱型梁桥的剪力滞效应,建立了单箱双室箱梁的剪力滞效应分析的比拟杆法.推导了针对单箱双室箱梁的加劲杆面积公式和剪力滞微分方程;通过对算例有机玻璃单箱双室箱梁模型的剪力滞效应采用板壳数值解,实验解和本文理论解的对比分析,验证了比拟杆法在对单箱双室箱梁剪力滞效应研究中的可靠性和准确性.

分段施工单箱双室悬臂箱梁的剪力滞效应

为研究悬臂施工单箱双室悬臂箱梁的剪力滞效应特点,建立分段施工的悬臂箱梁有限元模型,对自重荷载作用下的顶、底板正应力进行分析。结果表明:分段施工对悬臂端部附近2个梁段影响最明显,剪力滞系数最大值应提高10%,对远离悬臂端部梁段的影响可忽略;中横隔板的设置对单箱双室悬臂箱梁横的2个梁段的正应力分布有一定影响,剪力滞系数最大值可提高5%,对远离横隔板梁段的剪力滞效应基本无影响。

预应力混凝土单箱双室连续箱梁桥承载能力实桥试验研究

以主桥为(35+60+35)m的预应力混凝土单箱双室连续箱梁结构——金华至温州铁路扩能改造工程——塘雅立交桥为研究对象,基于大型通用有限元程序软件Midas Civil进行理论计算,根据理论计算结果,进行静载试验及动载试验,试验结果表明试验跨在试验荷载作用下处于弹性工作状态,承载能力满足有关规范的要求,桥梁自振频率测试结果较理论计算值高,表明主桥结构整体动刚度较好。

矩形截面单箱双室箱梁的畸变效应分析

为准确研究单箱双室箱梁在偏心竖向荷载作用下的畸变效应,引入双室箱梁反对称和正对称畸变的概念,补充矩形截面单箱双室箱梁畸变研究的假定.采用不同定义的畸变角分别描述箱梁的反、正对称畸变,用板元分析法和能量变分法分析单箱双室箱梁的畸变;采用2个参数分别描述顶板、底板和腹板上的畸变正应力分布,以适应双室箱梁正对称畸变;考虑正对称畸变对双室箱梁畸变效应的影响,比较对应单室和双室箱梁的畸变效应,研究中腹板厚度改变时双室箱梁畸变角沿梁长的变化.研究结果表明:考虑了正对称畸变影响的单箱双室箱梁畸变正应力的解析解和有限元数值解更吻合,误差不超过8.71%;正对称畸变正应力较小,最大只占反对称畸变正应力的28.08%;箱梁中腹板能有效减弱偏心竖向荷载作用引起的箱梁畸变,可使角点处的畸变正应力降低到对应单室箱梁的49.09%;采用2个参数描述箱梁正对称畸变时各板件上畸变正应力的分布比传统方法的更合理;改变中腹板厚度可使单箱双室箱梁畸变发生明显的变化,厚度增大时畸变逐渐减小.

后张法混凝土单箱双室箱梁模板设计与施工

城际铁路后张法预应力混凝土单箱双室简支箱梁在国内应用较少,由于箱梁设计创新,科技含量高,提梁运梁、存梁精度要求高,因此,对箱梁模板的设计、制作与安装提出了更高的要求,对施工中的控制点及精度提出更大的考验。结合沪宁城际铁路工程,对单箱双室预制箱梁模板设计以及在施工过程中的主要控制点进行浅要的分析。

梁格法在某单箱双室连续箱梁纵向应力分析中的应用

用平面梁格理论对某单箱双室独柱式墩直线连续箱梁桥进行纵内向力分析，并将计算结果与常规杆系理论的计算结果进行比较。结果表明两种计算的结果在支点附近有较大差别。故在计算方法的选择及结构配筋时应予以考虑。

基于多种方法的单箱双室箱梁温度应力计算研究

为了研究单箱双室箱梁结构在温度作用下的应力,运用规范的温度应力计算法、考虑空间整体效应的温度应力计算法和有限元计算法,分别计算箱梁的温度应力,并对计算结果进行对比分析.结果表明,对于单箱双室箱梁,规范法计算的温度应力结果偏小,而有限元法和考虑空间整体效应的温度应力计算法得到的结果比较接近,更加符合实际应力情况.

单箱单室与单箱双室截面箱梁横向受力的比较

在铁路工程施工过程中,箱梁结构是一种常用的结构类型,具有良好的抗扭性能和抗弯性能,列车行走过程中产生的噪音和振动相对来说也比较小,在大部分铁路工程简支梁施工中得到了广泛应用。在实际施工中,单箱单室截面和单箱双室截面箱梁是两种常用的结构类型,本文结合实例分析单箱单室箱梁与单箱双室箱梁两种方案,通过两者之间的对比,阐述各自的优劣点及应用范围。

梁格法计算双室箱梁剪力滞效应的精度研究

为研究梁格法计算双室箱梁剪力滞效应的精度,采用梁格法建立单箱双室简支箱梁的梁格分析模型,研究了单箱双室箱梁在竖向集中力以及均布荷载作用下的弯曲效应。采用有机玻璃模型进行实测研究,并建立基于板壳有限元的数值计算模型。将梁格解的剪力滞系数与板壳数值解、实验实测的剪力滞系数进行比较,得出的结论主要有:1采用梁格法计算单箱双室箱梁的剪力滞效应时,横截面的剪力滞系数呈台阶状分布,由于台阶数量过少,使得梁格法很难真实反映单箱双室箱梁的剪力滞效应;2集中荷载作用下,梁格法计算的峰值剪力滞系数偏小,跨中顶板截面与实验值最大相差10.5%;3均布荷载作用下,梁格解与板壳数值解的剪力滞系数在跨中顶板截面最大相差20.7%,峰值剪力滞系数的最大差率为-12.9%,且随着宽跨比的减小,梁格解的剪力滞系数逐渐增大。

运营期单箱双室箱梁顶板纵向裂缝成因及处治对策研究

单箱双室箱梁截面能提供更大的桥面宽度,在交通运输不断发展、桥梁通行需求迅猛增长的背景下得到了广泛地应用。桥梁运营过程中,单箱双室箱梁顶板容易出现纵向裂缝病害,对结构技术状况等级和耐久性带来不利影响。结合顶板纵向裂缝现场检查和取芯结果,对裂缝的分布特征和形态特征进行了分析,重点研究了顶板横向预应力钢束的有效度和上浮偏位情况及其对开裂的影响;结合裂缝特征和成因,设计了处治方案并进行了试验应用和效果跟踪观测。研究结果表明,顶板横向预应力上浮将显著降低下缘压应力储备,引起混凝土纵向开裂;针对顶板纵向裂缝,采用高延性防侵蚀涂装方案进行处治可获得良好的效果。

单箱双室箱梁对称弯曲时的局部扭转效应

为研究单箱双室箱梁在对称竖向荷载作用下的受力特征,基于横截面的荷载等效原理与荷载分解,分析了单箱双室箱梁对称弯曲时的局部扭转效应。基于截面的剪力流平衡和箱室受力分解,得到了局部扭转的等效荷载及应力计算式。通过与有机玻璃模型试验和有限元模拟结果的对比,验证了局部扭转效应计算式的正确性,并获得了单箱双室简支箱梁的局部扭转效应下的应力分布规律。研究表明,单箱双室箱梁在仅中腹板作用竖向荷载及两边腹板作用相等竖向荷载时,均存在纵向弯曲和局部扭转的组合变形模式。局部扭转由约束扭转、畸变和横向弯曲效应组成,在截面引起纵向应力和横向应力。局部扭转效应的理论计算结果与模型试验和板壳有限元分析结果吻合良好,表明基于截面剪力流等效的局部扭转荷载求解方法对双室箱梁是适用的;单箱双室箱梁的局部扭转效应在荷载作用点附近截面最为突出,截面上、下缘纵向应力和横向应力以中腹板为拐点呈折线分布,其应力分布和大小与荷载在横截面上作用的部位紧密关联;对算例箱梁,局部扭转效应产生的纵向应力可达初等梁弯曲应力的25%。