基于梁格法的单箱多室箱梁桥偏载系数研究

【目的】为了探究单箱多室宽桥面箱梁桥的偏载效应,明确相关影响因素对偏载系数的影响规律,以湖南省长沙市港子河大桥为例开展数值仿真与对比研究。【方法】基于商用有限元软件Midas Civil构建桥梁的有限元梁格法模型,研究单箱多室箱梁桥偏载效应,分析偏心距等影响因素对偏载系数的影响规律。【结果】研究表明,正应力偏载系数最大值为1.25,出现在跨中截面,剪应力偏载系数普遍在1.5左右,经验系数法对于类似宽桥面单箱多室箱梁桥偏载系数的估计严重偏低。活载偏心距对偏载系数有较大影响,且偏心距越大偏载系数越大,两者近似线性相关。【结论】梁格法能够较为准确地模拟单箱多室箱梁结构偏载效应,尤其是现代城市中宽桥面单箱多室箱梁桥,而经验系数法对类似桥梁并不适用,预测结果严重偏低,增大了箱梁桥开裂的风险。

刚接板法在单箱多室箱梁偏载系数计算中的应用

单箱多室宽箱梁空间受力效应明显,在偏心荷载作用下由扭转引起的应力比窄桥大的多,采用窄桥计算方法进行工程设计不能保证结构安全,目前采用建立空间杆系模型或者建立实体单元空间有限元模型来进行结构计算较多,这两种方法实际应用时均有缺点,本文提出采用刚接板(梁)法计算单箱多室箱梁偏载系数,并与实体模型进行对比,发现其与实体模型计算结果吻合较好,具有一定的工程实用性。

单箱多室箱梁剪力滞效应解析法研究

基于能量原理，采用余弦函数模拟单箱多室箱梁截面底板、顶板、悬臂板剪滞翘曲不同的位移模式并考虑轴力自平衡条件，导出了箱梁的平衡控制微分方程组和闭合解。在理论解的基础上，通过数值算例与有限元法的数值计算进行比较，计算值吻合良好。

预应力混凝土单箱多室箱梁横向计算分析

在进行箱梁的横向分析计算时,应考虑宽箱梁的空间效应对结构受力的影响。本文以工程实例为背景,介绍了一种考虑箱梁空间效应的横向平面框架计算分析方法,对工程设计具有一定的借鉴和参考价值。

复合受力下钢筋混凝土单箱多室箱梁抗剪分析

为了确定钢筋混凝土单箱多室箱梁在剪扭组合作用下的极限承载力,该文基于箱梁剪扭理论,提出了一种通过验算单箱多室箱梁每个板件的极限抗剪承载力来确定整个断面剪扭承载力的方法。笔者通过试验对该方法进行了验证,试验结果表明,采用该方法计算单箱多室箱梁的抗剪扭极限承载力是可行的,按此方法计算得到的单箱多室箱梁的抗剪扭极限承载力的安全储备系数可以达到2.54。该文为钢筋混凝土单箱多室箱梁在剪扭作用下极限荷载的确定提供了理论计算方法,利用该方法能较好的预测单箱多室箱梁在剪扭作用下的极限荷载。

单箱多室现浇箱梁模板整体吊装工艺设计与施工

结合赤石特大桥箱梁结构特点,将1号梁段模板现场散拼工艺优化改进,确定了箱梁标准段模板整体吊装工艺,详细介绍了整体吊装工艺模板设计、加工、安装、拆除以及模板施工中的注意事项。此外,将模板现场散拼工艺和整体吊装工艺在进度、质量、安全等方面进行对比,为同类工程设计与施工提供了参考,同时也体现了模板整体吊装工艺的优越性。

单箱多室混凝土箱梁结构的日照温度场分析

为了准确分析单箱多室混凝土箱梁结构的日照温度梯度作用,文中针对不同的结构部位施加不同的热传导边界条件,在箱梁内表面施加对流热交换条件,在外表面施加日照辐射和长波辐射条件,据此建立结构的温度场热力学分析模型.采用某混凝土箱梁温度实测数据,对模型进行验证,并分析了单箱多室混凝土箱梁结构的日照温度梯度变化规律.结果表明:箱梁内腹板温度在1 d之内几乎是恒定不变的,而顶底板和外腹板受到太阳辐射和长波辐射的影响,其温度变化明显,且高于内腹板温度;因此内腹板的存在增大了混凝土箱梁的温度梯度作用,使梯度峰值高于桥梁规范规定的对应值,会产生较大的混凝土拉应力.

单箱多室混凝土箱梁水化热实测与分析

混凝土水化热是单箱多室混凝土箱梁产生早期裂缝的主要因素之一,而目前对于单箱多室混凝土箱梁水化热研究较少。以佛山市奇龙大桥边跨单箱多室混凝土箱梁作为研究对象,通过各重要部位布置的测点对浇筑后的水化热温度场进行了长达14 d的连续测试,明确了箱梁不同部位水化热的发展规律。基于ANSYS有限元软件对该混凝土箱梁温度场进行了仿真分析,分析结果与实测值吻合;基于混凝土材料的力学性能的发展规律,对水化热温度场所致的结构应力场进行了分析,得到了混凝土箱梁各控制点的应力时程曲线及箱梁腹板内外温差的控制限制。结果表明:对于所研究的混凝土箱梁而言,外腹板的主拉应力最大,其值为2.14 MPa,小于对应时刻的抗拉强度值2.53 MPa,但应力长时间处于较高的水平,因此腹板内外温差应控制在30℃以内。根据实测与分析结果,提出了单箱多室箱梁开裂控制的混凝土配合比设计及养护建议。

基于梁格法的单箱多室宽箱梁偏载系数研究

文章阐述了单箱多室宽箱梁的梁格划分和刚度优化调整,以及箱梁受到偏心荷载作用时的力学行为和各偏载系数的简化计算方法。并将一工程实例静载试验得到的偏载系数与各简化计算方法的计算值和采用梁格法有限元模型的计算值进行比较,结果表明梁格法模型更能反映结构真实的受力状态,准确度更高;单箱多室宽箱梁的偏载效应较为明显,偏载系数需进行合理分析计算。

单箱多室变截面连续宽箱梁桥梁格模型研究

采用剪力柔性梁格理论对某单箱多室变截面连续宽箱梁桥进行建模计算,具体介绍纵向梁格两种切分方式及切分后各截面特性参数的修正方法。运用Midas/Civil按两种切分方式分别建立增设虚拟横梁的剪力柔性梁格模型,同时用Midas/FEA建立实体模型。通过对梁格模型、实体模型计算结果与荷载试验实测数据对比分析,总结单箱多室变截面连续宽箱梁桥梁格建模时需要考虑的因素,并验证虚拟横梁刚度取值的正确性,结果表明梁格法简单易行,计算精度较高,能够满足工程要求。分析了桥面结构、普通钢筋和预应力筋对箱梁整体刚度的影响,给出梁格模型的修正方法和建议,使之更加真实可靠地反映桥梁整体状况。

单箱多室波形钢腹板组合梁斜拉桥抗弯特性研究

本文结合某单箱多室波形钢腹板组合梁斜拉桥的实桥施工,通过塔柱主梁施工过程精细模型的有限元计算,结合实桥施工检测数据,研究施工过程中组合箱梁的抗弯特性。研究结果表明:组合梁斜拉桥施工过程中波形钢腹板纵向应力很小,可不计波形钢腹板的抗弯承载力;施工过程中组合梁顶、底板纵向正应力会出现明显的横桥向不均匀分布现象,顶板尤为严重;施工过程中出现的剪力滞效应,随着施工节段加长趋于平缓。

单箱多室斜交箱梁剪力滞效应分析

文章结合具体工程实例,介绍了单箱多室斜交箱梁的剪力滞分析思路,并通过建立三维实体有限元模型,对比分析了正交桥与斜交桥剪力滞效应的差异,探讨了宽高比、斜交角等结构参数对单箱多室斜交桥剪力滞效应的影响。研究发现,单箱多室斜交箱梁桥的剪力滞效应与正交桥相比有很大差异,同时其参数敏感性也更加显著。

单箱多室连续宽箱梁纵向正应力的横向不均匀分析

结合南京地铁迈皋桥高架站的设计情况，对单箱多室连续宽箱梁纵向正应力的横向不均匀性进行了分析，并提出了近似计算方法，以期对类似桥梁的设计具有一定的借鉴作用。

不同箱室波形钢腹板PC箱梁力学性能分析

为了优化桥梁设计,探索了适合二车道波形钢腹板组合箱梁的箱室数目;基于某二车道波形钢腹板刚构桥箱室的设计参数,利用有限元软件进行建模,分析了4种工况下单箱单室至单箱五室波形钢腹板PC箱梁的底板跨中截面中点位移、跨中截面外侧波形钢腹板的等效剪应力、翘曲正应力及自振频率.研究结果表明:对于二车道波形钢腹板的组合箱梁,虽然增加箱室的数量在一定程度上有利于提高预应力效率、减小外侧钢腹板的剪应力,但是对于偏载下翘曲正应力和自重均有不利影响.最后利用简易公式法及主成分分析法,给出了二车道单箱箱梁合理的箱室数目.

相变混凝土箱梁温度-应力场耦合分析

为控制混凝土箱梁日照温度梯度所产生的主拉应力,采用稻壳灰封装石蜡作为相变材料制备具有"结构+功能"一体化功效的相变混凝土,通过试验探究了稻壳灰-石蜡相变混凝土的热稳定性及其热工、力学参数,并以实际工程为背景讨论了相变混凝土铺设厚度和位置对单箱多室箱梁的梯度温度效应影响。结果表明:稻壳灰-石蜡相变混凝土具有良好的相变稳定性,多次相变循环后石蜡不会出现大量渗漏现象,但相变混凝土强度会有所下降;将铺装层下一定厚度普通混凝土替换为相变混凝土后,箱梁顶板内温度有明显降低,且梯度温度拉应力有10%的下降;铺装层厚度相等条件下,箱梁顶板最大温度应力随着相变混凝土厚度的增加先减小后增加,边腹板和中腹板内温度应力则随着相变材料厚度的增加呈现单调递减的趋势;随着沥青铺装层厚度的增加,相变混凝土层对温度应力的改善效果逐渐下降;腹板和承托对应的顶板区域是影响箱梁梯度温度应力场的敏感部位,而悬臂板和内箱上部所对应的顶板区域内相变混凝土则基本不影响箱梁最大温度应力;箱梁内室数量虽然不能改变边腹板内温度竖向分布规律,但箱梁最大温度应力会随箱梁内室的增多而增大,在箱梁顶板活载强度能满足要求的前提下应尽量减少中腹板的数量,以减小温度自应力。

斜腹板箱形梁桥腹板剪力分布的空间三维有限元分析

为了研究斜腹板单箱多室箱梁在不同边腹板斜度、边界条件和箱室数量等条件下的腹板剪力分配规律,采用三维有限元分析软件对单箱多室箱梁进行数值模拟,通过后处理“局部方向内力总和”提取出箱梁各道腹板的剪力值并运用剪力增大系数的概念进行对比分析.结果表明:边腹板斜率增大,对剪力分配影响较小;支座数量的增多使得梁端支座反力在腹板中的分布更为均匀,多支座可有效降低边腹板承担剪力的比例;箱室的数量减少,可使剪力分布趋于均匀分布.

基于三维有限元的箱梁腹板剪力分配规律分析

针对单箱多室箱梁在不同支承条件、腹板数量以及腹板厚度条件下的腹板剪力分配规律问题,提出了采用Midas/FEA对单箱多室箱梁进行数值模拟的方法,提取箱梁各道腹板的剪力值并进行对比分析,得到单箱多室箱梁各道腹板所分担剪力并非均分的结果.分析结果表明:当支承条件为双支座时,剪力增大系数最大;当腹板较少时,边腹板与中腹板剪力增大系数差别较小,边腹板的剪力增大系数随腹板数量增加而增大;腹板厚度变化对剪力分配影响不大.

单箱多室宽箱梁偏载系数敏感性研究

单箱多室宽箱梁结构是一种复杂的空间结构受力体系,在桥梁设计中通常简化为平面问题引用荷载偏载系数进行结构计算,而宽箱梁桥偏载系数取值目前并没有明确的规定。本文通过有限元模拟研究不同参变量(箱梁截面尺寸、桥梁宽度、跨径等因素)对宽箱梁结构偏载系数的敏感性,得出这些参变量与因变量-偏载系数之间的变化趋势,以期通过这样的定性比较为今后单箱多室现浇箱梁桥的计算和设计提供借鉴。

梁格法在干井立交桥中的应用

梁格分析法原理是采用等效的纵横网络模拟桥梁上部受力。文中以干井立交主线桥中的变宽部分桥梁设计情况为例,从梁格理论的单元划分、各单元的截面特性、考虑的因数及计算结果等方面进行论述,以此说明梁格法是一种既有相当精度又比较容易实施的方法。

悬臂施工期波形钢腹板斜拉桥腹板剪力分配规律研究

为了解单箱多室波形钢腹板组合梁斜拉桥悬臂施工期腹板剪力分配规律及传递路径,以某单箱五室波形钢腹板组合梁斜拉桥为研究对象,采用有限元法建立悬臂施工阶段实体有限元模型,分析施工阶段应力叠加作用下各腹板的剪应力分布和剪力分配比例。结果表明:各腹板剪力分配比例与施工工况密切相关,当前节段斜拉索张拉时,剪力主要由中腹板承担;后续节段施工时各腹板剪力承担比例趋于一致。斜拉索作用下4道边腹板剪应力值相差不大,而中腹板剪应力值与有无钢导梁相关;横隔板的设置可明显改善各腹板剪力的不均匀分配现象。最大悬臂状态斜拉索及自重共同作用下,无钢导梁区中腹板承担剪力占比大于边腹板,因此单箱多室波形钢腹板组合梁斜拉桥腹板施工期受力关键控制腹板为无钢导梁区中腹板。