开口截面钢-混凝土组合梁弯扭性能的理论分析与试验研究

对 3根不同扭弯比的开口截面组合梁弯扭进行试验分析得出组合梁的弯型和扭型两种破坏形态。将组合梁划分成三维 8结点实体单元 ,用有限元方法对组合梁在弯扭作用下的工作性能进行了弹性理论分析 ,建立了弯扭强度M -T相关公式。通过编制组合梁截面的弯矩 -曲率全过程计算程序 ,得出了混凝土翼板受力与截面弯矩之间的关系 ,从而阐明了弯扭共同作用下组合梁的受力机理 ,建立了极限状态的弯扭强度M -T相关公式 ,并分析了组合梁截面参数对相关曲线的影响。

弯箱梁挠曲扭转分析的刚度法

建立了薄壁曲梁挠曲扭转分析的弹性控制微分方程组，对该微分方程组采用了精确的解析解，得到单元各种变形的计算式，导出了当轴线在同一平面内的空间薄壁曲线梁进行有限段法分析的单元刚度矩阵，从而可以用一般杆系结构的刚度法，对弯箱梁进行弯曲、扭翘、畸变和剪滞效应的计算。

曲线梁桥振型主方向判定方法研究

由于曲线梁桥独特的构造特点,其振型存在"弯扭耦合"现象。为了判定曲线梁桥各阶"弯扭耦合"振型的主方向是弯曲或纯扭转,把曲线梁桥的每阶振型分解为竖向弯曲、纯扭转、横向弯曲和纵向移动4个子方向,把每阶振型的能量亦分成竖向弯曲能量、扭转能量、横向弯曲能量和沿纵向平移能量4个方向上的能量,引入4个方向参数来分别表示各子方向能量所占各阶振型能量的比值。然后从结构动力学理论知识出发,根据无阻尼系统每阶振型动能和变形能之和为常数的基本原理,推导了4个方向参数的计算公式,推导结果显示,方向系数仅为结构质量、截面几何特性和振型向量的表达式。最后提出了一种根据方向参数值的大小判定曲线梁桥各阶振型以哪个子方向为主的方法,并通过实例介绍了该方法的应用。

拉索摩擦摆支座在曲线梁桥中的抗震分析

针对曲线梁桥弯扭耦合严重、地震危害明显等特点,提出一种更适于曲线梁桥的减隔震支座-拉索摩擦摆支座。以一座实际城市曲线梁桥为背景,建立曲线梁桥在4种支座下的三维模型,真实模拟了支座处于双向滑动极限工作状态的性能,重点讨论拉索摩擦摆支座在曲线梁桥上的减隔震效果;引入减震率概念,对比了4种模型在5种参数下差异。结果表明:此支座能够有效降低曲线梁桥中墩、边墩内力,减小弯扭耦合作用,将墩、梁相对位移限制在设计范围内,且具有较好的能力需求比。通过调整拉索的自由程或摩擦摆的摩擦系数可以得到最优减隔震效果。

弯梁桥常见问题分析

通过工程实例 ,介绍弯梁桥目前存在固结墩墩身开裂、梁内侧支座脱空、梁体向外侧移和翻转等主要问题。根据弯梁的“弯扭耦合”等受力特性分析了产生问题的主要原因包括恒载作用、温度荷载、预应力作用和活载作用等因素 ,进一步从设计上相应提出了构造上尽量采用大半径、小联长的弯桥 ;预设桥墩的偏心距 ;对径向位移作一定的限制和设置扁担横梁等建议。

椭圆型柔性铰链闭式扭转柔度研究

针对变矩形截面梁扭转柔度难以解析求解问题,基于矩形截面梁扭转柔度公式及利用微分和积分思想,采用非线性曲线拟合方法得到了可用于推导变矩形截面梁闭式扭转柔度的设计公式,解决了变矩形截面梁扭转柔度不可积或可积情况下精度较低的问题,并用于解析推导椭圆型柔性铰链闭式扭转柔度公式.通过数值算例和有限元对闭式解析结果进行验证,并分析了结构参数对柔性铰链扭转柔度的影响,结果表明:闭式解与数值解结果一致,与有限元结果相比相对误差小于7.5%,且当铰链宽度和最小槽口厚度较小时对扭转柔度的影响较大,从而为变矩形截面柔性铰链受扭转力矩时的尺寸优化及结构设计奠定理论基础.

关于曲线预制装配式桥梁与现浇桥梁的受力性能研究

弯桥由于"弯-扭"耦合作用的存在,使得桥梁体现外梁超载、内梁卸载的受力特性。为研究曲线预制装配式桥梁与曲线现浇桥梁受力性能的差异,文中阐述了曲线预制装配式桥梁与曲线现浇桥梁构造上的差异,并通过有限元计算分析,对比了2类桥梁的内力状态,证明了曲线现浇桥梁体现了明显的弯桥特性,而曲线预制装配式桥梁相对而言并不明显。

曲线双工字钢-混凝土组合梁桥弯扭性能1∶2模型试验

为探究连续曲线双工字钢-混凝土组合梁桥在弯扭组合作用下的力学性能,设计了一座曲线半径为200 m,跨径布置为17.5 m+17.5 m的连续曲线组合梁桥模型,并进行了静载试验,包括两点偏心弹性加载及四点对称破坏加载。试验测试了模型桥荷载-挠度关系曲线,控制截面钢梁、桥面板及钢筋应变分布,记录了模型桥的破坏过程及特征荷载,混凝土桥面板裂缝分布及裂缝宽度。结果表明:对称荷载作用下,曲率效应使外弧侧结构受力更不利;加载截面、中支点截面钢梁翼缘屈服后,第2跨加载点外弧钢梁腹板发生剪切屈曲,截面塑性转动能力受到钢板局部屈曲的限制;中支点桥面板裂缝分布范围超过计算跨径±20%;模型桥第2跨外梁破坏后,其他结构仍能继续承载,内弧侧结构延性指标远小于外弧侧,模型桥横桥向具有冗余性;竖向荷载作用下,模型桥弹性阶段截面正应力主要由弯曲正应力和约束扭转翘曲正应力组成,此外,钢梁下翼缘存在额外的横向弯曲正应力;最后,给出了钢梁下翼缘横向弯矩简化计算方法,并基于Vlasov薄壁结构理论,提出了双工字钢-混组合梁桥约束扭转截面特性计算方法。

型钢混凝土复合受力构件受扭性能的试验研究

为研究型钢混凝土构件的复合受力性能,以扭弯比为研究参数,对5根型钢混凝土构件进行复合受力试验,详细描述了试件在不同扭弯比作用下的加载过程及破坏形态,得到型钢混凝土构件的弯型和扭型两种破坏形态。试验表明:扭弯比是影响型钢混凝土构件弯扭破坏形态的重要因素,适当的弯矩存在能显著提高型钢混凝土梁的抗扭强度。对试验数据分析得到型钢混凝土构件的弯扭相关方程。