薄壁钢箱混凝土短柱的弱约束效应

为研究薄壁钢箱混凝土的弱约束效应,开展了9个薄壁钢箱混凝土短柱轴压试验和6个圆形钢管混凝土、普通钢筋混凝土短柱对照组试验,获得了构件破坏模式、荷载-位移曲线、极限承载能力、组合强度、轴压刚度、截面应变分布等力学行为。与圆形钢管混凝土、普通钢筋混凝土构件进行对比分析,系统阐明了薄壁钢箱对混凝土的弱约束效应、薄壁钢箱与混凝土的变形协调关系。基于薄壁钢箱对混凝土强度的提升贡献,建立了考虑弱约束效应的薄壁钢箱混凝土短柱轴压承载力计算方法。结果表明:极限承载力和轴压刚度随含钢率、约束效应系数的增大而增大,随钢板宽厚比的增大而减小;弱约束效应下,薄壁钢箱在30%~40%极限荷载时局部鼓曲,此后钢箱与混凝土出现变形不协调现象,混凝土达到极限状态时呈脆性压溃,截面有效承压面积减小、下降段陡峭、承载力下降迅速,但后期依靠钢箱维持承载而延性较好;矩形钢箱混凝土和圆形钢管混凝土在小含钢率情况下,弹性、弹塑性阶段的力学行为相似、极限承载力和轴压刚度相近,但圆形截面呈延性破坏且下降段约束效应优于矩形截面;薄壁钢箱混凝土比普通钢筋混凝土承载能力提升约15%、轴压刚度提升约5%,且施工无需绑扎钢筋和安拆模板,在结构方案设计时具备竞争优势与潜力。所提承载力计算方法经验证精度可靠,可为薄壁钢箱混凝土结构设计提供指导。

薄壁钢箱梁的极限强度及有效宽比分析

对由线应力性强化材料制造的薄壁钢箱梁在弯曲极限状态下的强度及有效宽比进行了分析。基于弹塑性应力－应变理论及箱梁剪滞效应的分析结果，本文推导出在有限塑性变形条件下，箱梁的极限强度增大系数及翼缘有效宽比与跨宽比及允许塑性变形值之间的关系及剪滞系数的计算方法。通过算例分析，为实际工程设计应用提供了有关计算方法、准则及可供参考的分析结论。

大悬臂鱼腹式薄壁钢箱梁模型试验研究

介绍了大悬臂鱼腹式薄壁钢箱梁试验模型的制作及加载工况,并利用有限元分析程序ANSYS中的板壳单元SHELL63对模型桥梁进行了理论分析,给出了各控制截面的挠度和应力分布的实测和理论结果,实测结果和理论结果的对比表明,实测值和理论值吻合较好.实测结果及理论结果均表明,大悬臂鱼腹式薄壁钢箱梁存在明显的剪力滞效应,在设计中应充分考虑剪力滞的影响.

变截面开口薄壁钢箱稳定性分析

从薄板基本理论出发,利用单块板的平衡状态,将基本方程建立在变形后的结构上,用假想荷载法推导出了薄壁构件弯扭平衡微分方程;以变截面开口薄壁钢箱为研究对象,用有限元软件ANSYS对大量不同尺寸的结构进行了屈曲分析。研究发现:受竖向均布荷载作用下变截面悬臂开口薄壁钢箱有3种基本屈曲形态,即板件的局部屈曲、截面的畸变屈曲和构件的整体屈曲;随着结构尺寸的变化,一阶屈曲形式也在发生变化,并且呈一定的规律。

横隔板设置对薄壁钢箱梁畸变效应影响

基于大型空间有限元程序Ansys10.0,利用箱梁分析常用荷载分解法,求解得到薄壁钢箱梁在偏心荷载作用下不同数量横隔板的设置对薄壁钢箱梁畸变效应的影响,重点考察了畸变效应下薄壁钢箱梁的横向畸变位移、畸变挠度、纵向翘曲位移以及翘曲正应力的分布情况并进行了对比分析,得到了横隔板设置的密度对薄壁钢箱梁畸变效应影响曲线图。

简支薄壁钢箱梁的畸变效应研究

薄壁钢箱梁抗弯刚度和抗扭刚度大、安装养护方便、轻巧美观,在公路交通中广泛应用。而钢箱梁壁厚较薄,因此钢箱梁的畸变效应研究变得比较重要,此前多数文献仅就横隔板的设置对钢箱梁的畸变效应进行过研究,而对钢箱梁的其他几何特征参数对钢箱梁畸变效应影响的研究很少。通过有限元软件就简支钢箱梁采用壳单元分析其畸变效应,发现除跨中设置的横隔板对箱梁效应明显外,箱梁的宽高比及箱梁顶板与腹板的夹角对箱梁的畸变效应也很明显。

薄壁钢箱梁自行车桥静动载试验研究

为检测厦门市薄壁钢箱梁自行车桥的静力和动力性能,评估其安全性,依据相关规范在运营前对该桥开展静动载试验。基于荷载效应等效原则和桥跨结构特点,结合有限元MIDAS/CIVIL的程序计算结果,与主梁截面应变、挠度和结构振动特性实测结果进行对比分析。结果表明:各测试截面下的试验效率系数η介于0.89～0.98;应变、挠度和自振频率实测值均小于理论计算值,满足规范要求;各测点的应变校验系数ζ介于0.59～0.72、挠度校验系数ζ范围为0.47～0.50,相对残余应变保持在3.44～16.22,实测自振频率5.87 Hz,比理论计算值3.03 Hz高。桥梁刚度和承载能力满足设计要求,结构整体处于良好的工作状态。

畸变效应下简支薄壁钢箱梁的屈曲分析

由于薄壁钢箱梁抗弯刚度和抗扭刚度大、安装养护方便、轻巧美观等优点,在公路交通中使用得越来越多。而钢箱梁壁厚较薄,在轴向力作用下容易出现屈曲失稳,如斜拉桥中采用的钢箱梁。同时薄壁钢箱的畸变效应也很时显,因此畸变效应下钢箱梁屈曲失稳临界荷载的研究变得比较重要。因此,本文通过有限元软件就简支钢箱梁采用壳单元分析其畸变效应下钢箱梁的屈曲失稳临界荷载,发现畸变效应对箱梁屈曲失稳临界荷载影响很大,且增设跨中横隔板对钢箱梁的屈曲失稳临界荷载影响不十分显著。

薄壁钢箱梁曲线分叉自行车桥的复杂应力分析

为了解薄壁钢箱梁曲线分叉自行车桥的应力规律,依托于厦门自行车桥工程,借助有限元软件SAP2000构建自行车桥分幅式钢箱梁壳体有限元模型,通过施加竖向均布荷载,研究复杂线型自行车桥梁在车道竖向活荷载作用下的内力及应力变化规律。计算结果表明,曲线段桥墩弯矩相对较大,弯扭耦合效应影响较为明显;直线段跨中横截面应力分布基本为对称,曲线段则表现出非对称性,且跨中截面底部应力最高;各支座处横截面应力分布的非对称特征显著。本文研究成果可为后续此类桥梁设计提供参考。

南京长江第二大桥南汊主桥流线形薄壁扁平钢箱梁分析的新方法

本文介绍南京长江第二大桥南汊主桥流线形扁平薄壁钢箱梁横隔板的空间节段模型和采用梯形纵向加劲肋钢桥面计算的等效格子梁法,分析了正交异性板的第二体系的应力,和传统的Peklian Esslinger法相比较,采用空间节段模型和等效格子梁法得到的结果更加全面、准确。

薄壁空心钢箱混凝土墩抗震性能参数分析

为了研究薄壁空心钢箱混凝土墩的抗震性能,借助OpenSees软件建立有限元模型进行分析计算,将计算结果与试验结果进行比较以验证模型的有效性。在此基础上,建立薄壁空心钢箱混凝土桥墩模型,分析了不同轴压比、长细比、截面空心率、截面含钢率、混凝土抗压强度以及钢材屈服强度对该类型桥墩滞回曲线、刚度退化曲线以及滞回骨架曲线的影响规律。结果表明:薄壁空心钢箱混凝土墩具有良好的抗震性能;轴压比和长细比对薄壁空心钢箱混凝土墩的抗震性能影响较大,建议薄壁空心钢箱混凝土墩轴压比控制在0.5左右,并且在合理范围内尽量减小长细比;截面空心率和截面含钢率对薄壁空心钢箱混凝土墩的抗震性能有一定影响;在一定范围内,增大空心率与含钢率可提高桥墩抗震性能;材料强度等级对薄壁空心钢箱混凝土墩的抗震性能影响相对较小,削弱混凝土强度并增大钢材屈服强度可小幅提高其抗震性能;研究成果对薄壁空心钢箱混凝土墩在工程实践中的应用具有一定的指导意义。

一种新型薄壁钢箱结构综合管廊的分析

结合混凝土综合管廊现存问题及混凝土材料局限性,提出一种薄壁钢箱综合管廊。此种管廊采取薄壁钢箱结构,同时配有环状矩形加劲肋以提高强度。分析薄壁钢箱结构综合管廊结构形式和优势。采用通用结构分析与设计软件Midas Gen,通过有限元实例计算验证,单舱、双舱管廊整体受力均较为均匀,无明显应力集中点。对单舱管廊和双舱管廊,从结构受力和节约材料的角度,加载同样的荷载,选取3种不同结构参数组合进行分析。筛选出单舱综合管廊选用钢材标号Q345,组合为钢箱壁厚30 mm,加劲肋厚度25 mm,加劲肋间距200 mm,加劲肋高度50 mm。双舱综合管廊选用钢材标号Q390,组合为钢箱壁厚20 mm,加劲肋厚度20 mm,加劲肋间距100 mm,加劲肋高度50 mm。提出未来的研究方向可聚焦于管廊特殊区域的结构分析及钢结构管廊的防火、防腐处理。

钢箱混凝土空心薄壁墩抗震性能研究

为研究钢箱混凝土空心薄壁墩的抗震性能,采用有限元法对一跨山头桥梁模型的钢筋混凝土空心墩与截面等效的钢箱混凝土空心墩作了弹性时程分析下的墩底动力响应对比。再针对钢箱混凝土空心构件,进行低周往复作用受力分析,研究了添加PBL加劲肋对钢箱混凝土空心构件滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力和残余变形等特性的影响规律。结果表明:钢箱混凝土空心墩在地震作用下能通过更大位移减小墩底地震内力峰值响应,相比钢筋混凝土空心墩更适合于山区桥梁;添加PBL加劲肋能减小钢箱混凝土空心构件在往复荷载作用下的损伤,改善结构受力状态,显著提升构件的水平地震抗力和延性,位移幅值越大,构件耗能能力越能得到充分发挥,且有利于震后修复和继续工作。

横隔板及几何特征对钢箱梁畸变效应的影响

研究目的：由于钢箱梁的顶、底板及腹板均较薄，在偏心荷载作用下，截面变形易引起畸变应力而导致局部屈曲和腹板压皱等现象。工程应用上，在梁内设置一定数量的横隔板来约束钢箱梁的畸变变形，以求减少钢箱梁畸变效应。此前已有少量文献就横隔板对钢箱梁的畸变效应进行过研究，但未对钢箱梁在不同的隔板数量、高跨比、宽高比下进行综合分析，使其成果具有一定的局限性。因此，本文在此基础上通过有限元软件就简支钢箱梁的畸变效应进一步分析，并提出了横隔板的数量及箱梁的几何特征参数对钢箱梁畸变效应的影响。研究结论：（1）当箱梁为窄箱梁，即宽高比约等于1．5时，箱梁跨中畸变翘曲最大正应力随横隔板数量增多而增大，此时跨内横隔板设3～5道为宜；（2）当箱梁为宽箱梁，即宽高比约等于4．5时，箱梁跨中畸变翘曲最大正应力随横隔板数量增多而减小，此时跨内横隔板的设置9道为宜；（3）计算结果对同类桥梁的设计具有参考价值。

钢箱梁吊装施工线形控制参数分析

薄壁钢箱梁结构有着良好的受力性能,在工程中的应用得越来越多。本文以某6×110m的6跨大悬臂钢箱连续梁桥为背景,施工采用大节段整体制造与吊装,施工要求高,技术难度大。由于大节段架设安装时梁端接头处采用栓焊连接,故对线形控制的精度要求非常高,因此,如何准确而高效地计算其箱梁线形控制参数,对工程非常重要。本文阐述了计算线形控制参数的方法并分析了其顶底板长度参数计算时易出现的误差,旨在成桥状态最大限度的逼近设计要求,为今后工程提供一定的参考。