曲线双工字钢组合梁桥横梁受力分析研究

为了研究主梁腹板纵桥向翘曲变形对横梁内力的影响,在现有横梁框架模型基础上,根据符拉索夫薄壁结构理论得到集中荷载作用下简支曲线双工字钢组合梁桥翘曲变形、结构扭转角等物理参数沿跨径的分布规律。利用主梁腹板与横梁的变形协调关系分析横梁的纵桥向变形,得到横梁内力组成以及截面正应力分布规律并进行有限元分析验证。结果表明:基于符拉索夫薄壁结构理论分析得到的横梁截面正应力分布规律与有限元计算得到的规律基本一致;靠近加载点的横梁正应力以“竖向弯曲效应”为主导,靠近支座截面的横梁“腹板变形不一致效应”大于加载点截面附近横梁;加载点截面两侧腹板翘曲变形方向相反,导致横梁的截面正应力分布规律相反;横梁竖向弯曲变形产生的应力与主梁弯矩分布规律类似,纵桥向弯曲变形产生的应力与扭率分布规律类似。

双工字钢板组合梁桥的时变体系冗余性评估

为评估双工字钢板组合梁桥应对非对称极端作用的时变体系冗余性,采用数值增量算法,开展了双工字钢板组合梁桥非对称荷载下的弹塑性全过程分析.提出了基于弹塑性累积应变能的构件承载贡献率指标,研究了双工字钢板组合梁桥时变体系冗余性的影响因素及变化规律,揭示了双工字钢板组合梁桥冗余性不足的内在原因.结果表明:横向刚度和主梁延性是影响钢板组合梁桥体系冗余性的主要因素,横向传力刚度越大,主梁延性越高,则结构体系冗余性越强;与典型多主梁体系相比,双工字钢板组合梁桥的横向传力刚度降低约24%,导致结构冗余度降低约55%;材料劣化引起的主梁延性退化会导致冗余度在寿命周期最大下降约25%.

桥梁参数对双工字钢-混组合梁桥结构的影响

为研究桥梁参数对桥梁结构动力特性的影响,并从设计角度给出桥梁参数的合理取值,建立三跨连续双工字钢-混组合梁桥模型,分析了主梁刚度、主梁腹板高厚比、横隔梁刚度、横隔梁腹板高厚比等因素对主梁竖向位移的影响,提出了桥梁参数的取值建议。通过数据分析可知:主梁竖向变形与主梁刚度呈反比,主梁刚度倍数从0.8增加到1.2时,工字钢主梁的竖向变形值减小了26.5%;当主梁的栓钉刚度在QO1Nc至1Nc范围内,栓钉刚度对钢主梁竖向变形影响较大,但当栓钉刚度超过1Nc后,栓钉刚度的改变对钢主梁变形影响很小,为减小钢主梁的变形可将栓钉刚度设置为1Nc。

双工字钢组合梁桥偏载扭转效应分析及计算

为了解双工字钢组合梁桥偏载扭转效应对钢主梁应力的影响,并能准确计算其扭转应力,以淮河特大桥引桥为背景,进行有限元及理论计算。采用ANSYS软件建立引桥有限元模型,结合有限元计算结果,理论分析钢主梁跨中及支点处的扭转翘曲正应力和弯曲正应力;研究桥梁跨径、钢主梁高度、桥面板厚度、横梁间距、钢主梁间距等参数对钢主梁扭转效应的影响;提出采用修正系数计算偏载系数及考虑弯扭耦合效应的钢主梁扭转应力简化计算方法,并与有限元结果进行对比。结果表明:偏载作用下钢主梁的纵向正应力大于均布荷载作用,最大超过20 MPa,偏载作用下的扭转效应不能忽略;钢主梁间距对钢主梁翘曲效应影响较大,其余参数影响较小;提出的钢主梁扭转应力简化计算方法与有限元法计算结果偏差较小。

车轮荷载作用下双工字钢组合梁桥横桥向焊钉拉拔效应

针对双工字钢组合梁在车轮荷载作用下引起的钢混界面横桥向掀起效应导致焊钉出现拉拔应力的问题展开讨论,为分析此效应对双工字钢组合梁焊钉受力的影响从而为焊钉布置提供参考,对2×35 m双工字钢组合连续梁的焊钉拉拔应力分布规律及影响因素进行了研究。分析了6种采用不同单元类型、焊钉模拟方式、接触关系的ABAQUS有限元模型组合梁钢混界面横桥向掀起效应计算结果,通过对比已有文献中的试验结果,确定了合理的有限元模拟方法。基于此方法,分析了车轮荷载作用位置、加劲肋与横梁设置形式对焊钉拉拔应力沿纵横桥向分布的影响;研究了横梁位置、桥面板厚度与主梁间距比、焊钉横桥向间距对焊钉拉拔应力的影响并讨论了焊钉拉拔应力对各参数的敏感性。结果表明:加劲肋限制了钢梁上翼缘随桥面板变形,导致焊钉产生明显拉拔应力;焊钉应力沿纵桥向衰减速度很快;设置横梁能减小双工字钢组合梁的侧向变形,导致焊钉拉拔应力大幅提高,最多能提高317.97%;焊钉拉拔应力随着桥面板厚度与主梁间距比增大而逐渐减小,随着横梁中心线距钢梁上翼缘距离的增大呈现出先增大、后不变、最后略微减小的趋势,随焊钉横向间距增大出现先增大后减小的现象;各参数中,桥面板厚度与主梁间距比对焊钉拉拔应力数值的影响最为显著;根据焊钉拉拔应力分布规律及影响因素,建议应适当加密双工字钢组合梁加劲肋与横梁附近的焊钉。

车辆荷载作用下双工字钢-混凝土组合梁桥主梁动力分析

为研究车辆荷载作用下双工字钢-混凝土组合梁桥主梁的动力影响因素,采用ANSYS有限元软件建立车-桥模型,研究分析了桥面不平顺、车速、车辆分布等因素对主梁动力分析的影响。研究表明:随着桥面的退化,主梁位移时程曲线波动加剧,当桥面不平顺等级从A级退化到D级,钢主梁的竖向位移值增加了14.4%;随着车速的增大,钢主梁的竖向位移值增大了32.8%;车辆偏载、中载状态下主梁动力响应存在差异;混凝土强度对钢梁的竖向位移值影响很小。

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。

主梁间距与横梁间距对双工字组合梁桥力学性能影响研究

双工字钢-混组合梁桥由于其对材料性能的充分利用和简洁的构造形式,在中小跨径梁桥中已成为非常具有竞争力的桥型。工字主梁间距与横梁间距是双工字组合梁桥设计的关键因素,因此,设计了5种不同的主梁间距与横梁间距来研究其对双工字组合梁桥结构性能的影响情况;采用有限元软件ANSYS建立相应的3D有限元桥梁模型进行了数值研究。研究结果表明:横梁主要作用是保证主梁间传递荷载和结构整体稳定性,适当密度的横梁是桥型优化的关键;主梁间距对桥面板的受力情况影响显著,但需要控制悬臂端长度与内侧长度的比值。

偏载作用下双工字型钢-混凝土组合梁桥抗弯承载能力参数分析

为了探究参数变化对偏载作用下双工字型钢-混凝土组合梁桥抗弯承载能力的影响,以双工字钢混凝土组合梁桥为背景,采用Abaqus力学分析软件建立有限元模型,分析了混凝土等级、横梁数量、主梁间距对结构极限抗弯承载能力的影响。结果表明:偏载作用下,横梁间距对抗弯承载能力影响最小;混凝土强度等级与主梁间距均能在一定程度上影响抗弯承载能力。

移动荷载下钢-混组合梁桥剪力连接件受力分析

为了分析双工字钢-混组合连续梁桥剪力连接件在移动荷载作用下的受力特性,本文将剪力连接件简化为沿桥梁纵向放置的弹簧单元,用弹簧单元的轴力代替剪力连接件的剪力,采用ANSYS软件建立车桥耦合振动系统,其中车桥之间采用点面接触模型,利用Newmark-β法求解车桥耦合模型,并用现场试验验证了模型的正确性,同时对不同车重、车速、路面不平度和车数下各剪力连接件的受力特性进行了研究。结果表明:采用弹簧单元模拟简化的剪力连接件可以有效的计算桥梁不同位置剪力连接件的受力特性,且不同位置处的剪力连接件受力状态不同,行车因素对剪力连接件受力特性也有较大影响。

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。

主、横梁间距对组合梁桥力学性能影响研究

双工字主梁的间距与横梁的数量是双工字组合梁桥设计的关键因素,文中采用用有限元软件ANSYS建立相应的分析模型,研究这两项因素对结构性能的影响。结果表明横梁主要作用是提高荷载在主梁间的传递效率;主梁间距对桥面板挠度影响显著,建议主梁间距取值为6~8m。