波形腹板钢-混组合箱梁畸变效应分析

为研究波形腹板钢-混组合箱梁畸变效应,以桑园子黄河大桥引桥简支箱梁为研究对象,将畸变角重新定义,通过计算畸变中心、畸变总势能,确定初始参数,利用势能驻值原理推导与传统扭转分析理论相一致的畸变效应分析方法。根据工程实例,对车道荷载下波形腹板钢-混组合箱梁畸变翘曲应力变化规律进行研究。结果表明,畸变翘曲应力在组合箱梁应力中占比不容忽视,且随着箱梁顶板混凝土厚度增大,翘曲正应力逐渐减小,在钢底板组合箱梁增设铺底混凝土可有效减少畸变翘曲应力。

钢底板波形腹板组合箱梁疲劳特性研究

研究目的:结构的疲劳细节对其疲劳破坏至关重要,为了分析钢底板波形腹板-混凝土组合箱梁的疲劳细节及疲劳寿命计算方法,为该类型结构的疲劳设计提供参考,制作缩尺试验梁模型,并对其进行疲劳试验,得到这种新型结构的疲劳破坏特征。结合模型试验,利用数值模拟和断裂力学分析方法,对新型组合箱梁的疲劳寿命计算及疲劳细节分类进行研究,并采用线性损伤理论对结果进行分析验证。研究结论:(1)钢底板波形腹板-混凝土组合箱梁在疲劳荷载作用下,其疲劳裂纹首先出现在底板与两侧腹板焊缝折角处,说明该处是新型组合箱梁重要的疲劳细节;(2)根据线性损伤理论,新型结构的疲劳细节分类总体上位于AASHTO规范疲劳类别的B类与C类之间,高于B′曲线下界值,低于B′曲线中值;(3)采用数值模拟和修正后的断裂力学方法得到的S-N曲线计算出的总损伤累积值误差分别为3%和6%,说明两种曲线均适用于新型钢混组合结构的疲劳寿命计算;(4)本研究成果可为钢底板波形腹板组合箱梁疲劳细节分类及疲劳设计提供参考或借鉴。

波汶钢腹板-钢底板组合箱梁的挠度分析

基于静力平衡与铁木辛柯梁理论,推导了考虑剪切变形和混凝土界面滑移波汶钢腹板-钢底板组合箱梁桥的受弯挠度计算公式,滑移附加挠度项考虑了界面间的摩擦粘聚力,对由界面滑移、波汶钢腹板剪切变形引起的附加挠度进行了分离解析,得到了分项附加挠度对总挠度的贡献度.依据试验模型相似原理,设计制作了缩尺比例(1∶5)单箱单室波纹钢腹板-钢底板简支模型试验箱梁桥,完成了多种工况的力学试验,同时利用ANSYS有限元软件建立了试验模型梁的精细化三维有限元仿真模型,将理论值与模型试验实测值和ANSYS仿真数值解进行了对比分析,结果表明:理论计算结果与模型试验实测数据及有限元仿真结果吻合较好;通过对附加挠度的参数化分析可知,当波纹钢腹板-钢底板组合箱梁的高跨比大于0.05时,剪切变形和界面滑移引起的附加挠度可忽略不计.

波形钢腹板-混凝土组合箱梁截面变形的拟平截面假定及其应用研究

为使波形钢腹板-混凝土组合箱梁的正截面弯曲应力计算能够应用平截面假定,根据该组合箱梁模型试验在弹性阶段的应变实测数据和空间有限元计算结果,忽略波形钢腹板的抗弯贡献,假设上、下翼板的混凝土纵向正应变在弹性阶段符合“拟平截面假定”,并运用变分法理论进行了证明。算例表明据“拟平截面假定”计算的翼板应力计算值与有限元法计算结果吻合。“拟平截面假定”为波形钢腹板-混凝土组合箱梁的弯曲应力计算及抗弯承载力计算在理论上提供了必要的变形协调条件。

波纹钢腹板预应力组合箱梁桥的设计计算分析

针对目前国内跨度最大的波纹钢腹板预应力组合箱梁桥——三道河中桥,对其箱梁主体、波纹钢腹板、剪力连接键及预应力布置等方面的设计及构造细节进行了介绍;并采用ANSYS建立了其空间有限元模型,参照现行的桥梁设计规范对其设计计算过程中的截面受力、波纹钢腹板的受力、剪力连接键的抗剪能力以及主梁变形等关键性问题进行了详细的阐述。计算结果表明,在正常使用极限状态下,混凝土顶底板的应力、波纹钢腹板剪应力及主梁挠度满足要求,且波纹钢腹板不会在其发生剪切屈服之前而发生局部屈曲、整体屈曲或合成屈曲破坏;在承载能力极限状态下,主梁承载能力满足要求;剪力连接键的抗剪能力满足要求且具有较大的安全储备。可为今后波纹钢腹板预应力组合梁桥的设计计算提供参考。

预应力混凝土波纹钢腹板组合箱梁受力性能研究

该文概述了预应力混凝土波纹钢腹板组合箱梁在国内外的发展与应用情况,采用有限元分析方法,对跨径、材料、预应力钢束以及顶底板尺寸均相同的波纹钢腹板组合箱梁和平板钢腹板组合箱梁的受弯性能、抗剪性能、抗扭性能以及剪力滞效应进行了分析;比较了两种模型在不同荷载作用下跨中截面、四分点截面上的变形与内力分布;并对两种预应力混凝土组合箱梁的动力特性进行对比。研究成果表明:与平板钢腹板组合箱梁相比,预应力混凝土波纹钢腹板组合箱梁的腹板纵向刚度很小,横向挠曲刚度较高;波纹钢腹板组合箱梁跨中剪力滞效应较为显著,整体刚度较小。

波纹钢腹板组合箱梁常幅疲劳性能试验研究

波纹钢腹板组合箱梁结构以波纹钢腹板代替传统的混凝土腹板,实现了主梁的轻型化。针对波纹钢腹板组合箱梁的破坏机理,研究了2根波纹钢腹板组合箱梁的静力和疲劳性能。记录了试验中裂纹萌生、扩展的全过程,分析了试件破坏模式、承载力、荷载–挠度曲线、荷载–应变曲线,并通过材料力学公式对100 k N时梁挠度进行计算。结果表明:箱梁破坏时纵向裂纹萌生于混凝土底板,纵向贯通拉裂后,波纹钢腹板与底板之间产生纵向滑移,混凝土销剪切错动破坏。实际工程中应对混凝土底板进行FRP加固或设置预应力筋减缓裂纹萌生以及扩展;箱梁具有很好的疲劳耐久性,疲劳试验中裂纹扩展缓慢,当P_(max)为静力试验承载力的50%时,疲劳寿命超过6×106周次;箱梁受力符合拟平截面假定,混凝土顶底板主要承受弯矩,波纹钢腹板主要承受剪力。挠度计算结果略小于试验值,属于偏安全计算,误差原因主要是未考虑波纹钢腹板剪切变形对梁挠度影响。

波纹钢腹板PC组合箱梁抗弯性能的理论分析

波纹钢腹板箱梁是一种新型的钢—混凝土组合结构,与传统混凝土腹板箱梁相比,其抗弯性能的研究中腹板的刚度可以不计。在满足"平截面假定"和"变形协调条件"的基础上,用能量变分法对波纹钢腹板PC组合箱梁的抗弯性能、波纹钢腹板的弯曲及轴向变形特性进行了理论分析,讨论了在跨中截面单点对称荷载作用下,上、下混凝土翼缘板的纵向正应力分布规律,并与试验结果进行比较,结果表明,采用能量变分法对波纹钢腹板组合箱梁进行理论分析是合理有效的。

波纹钢腹板组合箱梁抗弯性能有限元分析

波纹钢腹板预应力组合箱梁桥作为一种新型高效的桥梁结构已经引起广泛关注.为了解决波纹钢腹板预应力组合箱梁桥的实际工作性能,通过ANSYS大型有限元计算软件,采取合理的有限元单元对此结构进行三维模拟分析,得出在"平截面假定"下波纹钢腹板预应力组合箱梁在弹性范围内其挠度值与荷载的增长呈线性关系;在集中荷载下,跨中截面的剪力滞较四分点处明显,而底板的剪力滞效应较小,表明剪力滞效应只对局部区域有影响,为工程的实际应用提供有价值的参考.

波纹钢腹板组合箱梁顶板应力有限元分析

应用通用有限元软件ANSYS对波纹钢腹板简支箱梁顶板在弯曲作用下的应力进行了数值模拟,通过模拟与理论的结果作比较,指出利用ANSYS对波纹钢腹板组合箱梁作有限元分析是可行的。

波纹钢腹板组合箱梁桥力学性能研究现状及发展

波纹钢腹板组合箱梁桥以波纹钢代替普通混凝土作为腹板,可有效减轻桥梁自重,提高跨越能力,近几十年来得到广泛关注和深入研究。对国内外关于该组合结构的波纹钢腹板力学性能、整体静力学性能、动力学性能、疲劳性能及剪力连接件和转向块等方面的研究现状及成果进行总结、分析。指出:波纹钢腹板组合箱梁体外预应力筋的应力增量、组合箱梁几何参数对其力学性能影响的综合分析、剪力连接件几何参数对其力学性能的影响及剪力连接件在重复荷载下的力学行为规律等方面是需要进一步研究的课题。

曲线波纹钢腹板组合箱梁剪力滞翘曲位移函数研究

目的为解决曲线组合箱梁剪力滞效应分析方法、计算理论存在局限性的问题,提出一种解析的求解方法。方法考虑滑移效应和弯扭耦合影响的同时,基于最小势能原理,建立分别基于抛物线型和余弦函数型位移函数的曲线波纹钢腹板组合箱梁的剪力滞效应的控制微分方程,及数值计算公式。通过对曲线波纹钢腹板组合箱梁实取截面进行计算分析,采用加权余量法对组合箱梁进行不同剪力滞翘曲位移下应变曲线规律的探讨。结果当剪力滞翘曲函数按n次抛物线设定时,n的取值对应变影响大小有限;相较于n次抛物线函数变化形式,余弦函数变化形式的应变差值更大,剪力滞效果更明显。结论曲线波纹钢腹板组合箱梁顶底板的应变曲线随剪力滞翘曲位移函数的不同选择呈现出较大的差别。

钢底板-波形钢腹板钢-混组合箱梁剪力滞后效应分析

文章以银川至昆明国家高速公路(G85)彭阳(甘宁界)至平凉至大桥村(甘陕界)段建设项目泾河特大桥钢底板-波形钢腹板钢-混组合箱梁为研究对象,区别于现有文献,通过选取附加挠度作为广义位移来描述其剪力滞后变形情况,并引入两种自平衡条件,在势能变分原理的基础上对钢底板-波形钢腹板钢-混组合箱梁进行剪力滞后效应分析。并以现有在建项目实际桥梁为例,建立有限元模型并进行加载验证。结果表明,采用附加挠度法得到的钢底板-波形钢腹板钢-混组合箱梁各计算点理论值与相应有限元值吻合良好,证实了该理论分析方法对分析的适用性。

波纹钢腹板组合箱梁拟平截面假定的试验验证及破坏分析

为研究波纹钢腹板组合箱梁的抗弯性能,以深圳南山大桥为原型,根据相似理论制作了缩比尺寸为1∶20的试验梁,研究了波纹钢腹板组合箱梁的开裂形式、裂缝开展、位移和应变受力响应情况。结果表明,波纹钢腹板组合箱梁首先在底板边缘及混凝土底板与波纹钢腹板连接处出现弯曲裂缝,破坏时最大裂缝宽度达5 mm。在循环荷载作用下,组合箱梁的位移响应曲线符合三折线模型。底板开裂前后组合箱梁顶板应变响应曲线呈直线发展且加卸载段基本重合,混凝土底板应变响应曲线斜率在开裂前有细微变化,开裂后再次呈直线发展,加卸载段曲线并不重合,波纹钢腹板组合箱梁在承受弯曲荷载作用时基本吻合拟平截面假定。

波形钢腹板PC组合箱梁的结构特点

随着桥梁跨度的增加 ,减轻上部结构自重便成为首要问题。波形钢腹板PC组合箱梁是一种新型的钢 混凝土组合结构。这种结构能够实现主梁的轻型化 ,进而减轻下部结构的工程量。通过对这种结构在国外的工程研究 ,本文介绍了这种箱梁的波形钢腹板和预应力体系的构造特征 ,并着重分析了箱梁的轴向变形、弯曲应力、钢腹板的局部屈曲、整体屈曲、合成屈曲稳定性以及扭转等力学特性 ,并以日本的松木七号桥和其他实桥为例 ,进一步介绍这种箱梁的结构特点及施工方法。

波形钢腹板混凝土组合箱梁纯扭性能全过程分析

为获得波形钢腹板混凝土组合箱梁在纯扭矩作用下全过程的扭矩-扭率曲线,基于混凝土开裂前后2个阶段,建立了组合箱梁纯扭性能全过程分析模型.针对混凝土开裂前阶段,考虑截面宽高比和波形钢腹板形状的影响,提出了组合箱梁弹性扭转刚度的修正公式,同时引入普通钢筋和预应力筋的影响,修正了组合箱梁开裂扭矩计算公式.对于混凝土开裂后阶段,针对RASTM T中混凝土已开裂和忽略混凝土拉应力的不合理假定,提出了考虑扭率计算值修正的组合箱梁纯扭转非线性分析方法.然后,利用C++语言编制了组合箱梁纯扭性能全过程分析计算程序.分析结果表明,模型计算值与试验值吻合良好.该模型可准确预测波形钢腹板混凝土组合箱梁纯扭转受力全过程的扭矩-扭率曲线.

单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁的受力性能研究

为掌握荷载横向作用位置对单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁受力性能的影响,设计制作了缩尺比例为1∶10的模型梁,对简支模型梁分别进行了横向对称的双点和四点集中力弹性加载试验,集中力在横向分布作用在边、中腹板处顶板,对顶、底板的纵向应变、钢腹板剪应变和梁底挠度进行了测试。同时,建立有限元模型进行对比分析,并提出用腹板剪力系数表示"腹板剪力分配的不均匀程度"。结果表明:对于单箱三室的波形钢腹板混凝土组合箱梁,对称荷载的横向作用位置对作用截面的剪力滞系数横向分布有显著影响,不同腹板处顶、底板剪力滞系数的差异较大,在荷载作用点附近达最大值;加载截面横隔板的设置可以减弱剪力滞效应,而非加载截面的横隔板使顶、底板正应力分布呈现类似"负剪力滞效应";剪力在各钢腹板间不是平均分配,直接承受集中荷载的腹板可分担70%以上的剪力,其剪力系数最大可达2.0;横隔板可减小剪力不均匀分配的影响。

钢底板波形钢腹板组合箱梁桥剪滞效应分析

研究对象采用中川机场在建钢底板波形钢腹板组合箱梁桥,并将钢底板等效为混凝土底板,探讨了荷载作用对钢底板波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应的影响。分别对箱梁顶板、悬臂板和底板取纵向位移差函数,箱梁纵向位移差函数设为三次抛物线。运用能量变分法推导出了顶、底板剪力滞效应的体系总势能。利用最小势能原理得出了简支梁在弯曲荷载作用下的微分方程,进一步得出了集中荷载下简支箱梁位移及截面应力解。建立了实际桥梁精细化有限元模型,进行了加载试验验证。讨论了该桥跨中截面顶底板纵向正应力、剪力滞系数的变化规律。结果显示,跨中截面位移及其顶底板应力分布三者结果吻合良好。通过有限元分析和模型试验验证本文方法的正确性,为钢底板波形钢腹板剪力滞效应分析提供有效方法。

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的结构设计

钢 -混凝土组合结构桥梁在日本和欧美得到了广泛的应用 ,其特点在于它充分利用了混凝土和钢的材料特点。通过分析波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的构造特征和力学特性 ,阐述了这种新型的组合结构的设计方法 ,并介绍了国外的桥梁实例。

波纹钢腹板PC组合箱梁桥埋入式连接件的设计探讨

山东鄄城黄河公路特大桥为(70+11×120+70)m多跨大跨度波纹钢腹板PC组合箱梁桥,这是国内外新兴的一种桥梁结构形式。该桥波纹钢腹板与顶底板的连接采用了埋入式连接件,考虑到了波纹钢板自身的特点,是一种独到新颖的结合方式,目前国内规范对此连接计算尚无明确规定。文章结合日本研究成果,总结了波纹钢腹板PC组合箱梁桥埋入式连接件的设计流程,对鄄城黄河公路特大桥采用的埋入式连接件进行了安全验证,并得出了一些通用结论,以供设计参考。