不同宽高比双边箱梁气动特性试验研究

为了对实际工程中双边箱梁的抗风设计提供参考,采用节段模型风洞测压和测力试验相结合的方法研究了双边箱梁的气动特性。首先,对比分析了不同宽高比双边箱梁的三分力系数随风攻角的变化规律;然后,通过分析风压分布规律初步探讨了三分力系数变化的机理;最后,通过对比分析升力系数的傅里叶幅值谱,揭示不同宽高比双边箱梁的旋涡脱落特性。结果表明,宽高比对阻力系数的影响主要体现在较大的正攻角,对升力系数和扭矩系数的影响主要体现在较大的负攻角。旋涡脱落特性与双边箱梁的宽高比和风攻角均密切相关。

沪通长江大桥主航道桥总体设计参数分析

为研究公铁两用斜拉桥的力学性能,以沪通长江大桥主航道桥[(140+462+1 092+462+140)m双塔斜拉桥]为对象,采用空间板梁单元法建立全桥有限元模型,对边跨支点数量、边中跨比、主梁高跨比和宽跨比、塔梁高跨比等设计参数进行分析。结果表明:边跨设置辅助墩可改善结构受力、提高桥梁整体刚度;边中跨比增大使结构总体刚度减小,活载塔底顺桥向弯矩增大;主梁高度增大可提高结构整体刚度,但提高幅度有限,同时对恒、活载拉索应力的影响也较小;主梁宽度增大使横弯基频增大、竖弯基频减小,扭频先减小后增大而后趋于平稳,结构颤振稳定性提高;塔高增大使结构竖向刚度增大而索塔纵向刚度降低,活载塔底顺桥向弯矩减小,恒、活载拉索应力减小。

变截面多跨箱梁桥剪滞效应分析

应用作者建立的有限段模型，对变截面多跨箱梁桥进行剪滞效应分析。探讨了变截面箱梁桥剪滞效应随梁的梁高比ｈ／Ｈ和宽跨比ｂ／Ｌ以及荷载形式等因素变化的影响，并编制了实用图表，可供工程设计参考。本文的计算结果与模型试验结果以及其它方法分析值作了比较，吻合良好。为变截面连续梁桥或刚构桥的剪滞计算提供了重要资料。

规则连续梁桥地震易损性研究

基于位移延性比探讨规则连续梁桥在不同损伤状态下的结构性能控制指标;基于OpenSees平台采用纤维模型建立结构动力分析模型,选取100条强震记录通过非线性时程反应分析计算结构地震易损性曲线。研究不同墩高、支座形式及配箍率对结构地震易损性影响,结果表明,连续梁桥的地震易损性受延性发育程度影响较大,发生中等与轻微破坏概率较相近,对严重破坏有较好的耐损性;结构耐损性随墩高的增大而增加;采用板式橡胶支座可显著提高矮墩桥梁的耐损性,对高墩则有限;配箍率对结构早期损伤影响较小,对防倒塌能力影响较大。

单箱双室简支箱梁的剪力滞效应研究

研究目的:多室箱梁在竖向弯曲变形时,对应于初等梁理论纵向应力计算模式,存在多种横向剪力滞效应模式。本文在分析单箱双室箱梁剪力滞效应的基本模式和力学机理的基础上,结合铁路单箱双室简支箱梁算例,研究在跨中集中力和满跨均布荷载下,不同剪力滞效应模式的分布规律。以对剪力滞效应影响较为突出的高跨比为变量,研究高跨比变化对各剪力滞模式的影响规律。研究结论:通过对双室箱梁的剪力滞效应分析,得出:(1)以双室箱梁为代表的多室箱梁,对应于同一纵向对称荷载,存在着多种剪力滞效应模式,且不同模式的剪力滞效应差异较大;(2)在单箱双室箱梁的多种剪力滞效应模式中,集中力仅作用于中腹板时,截面的剪力滞效应最为突出,同时剪力滞效应对高跨比的改变最为敏感;(3)考虑到多室箱梁剪力滞效应的多模式性,在进行多室箱梁设计时,应充分考虑不同荷载作用模式对剪力滞效应的影响;(4)本文研究方法和结论可为多室箱梁桥的设计和力学分析提供理论借鉴。

变截面箱梁的负剪力滞

应用考虑剪滞效应的有限段模型，对一般变截面箱梁的负剪力滞进行分析．探讨了变高度简支箱梁、悬臂箱梁的负剪力滞受梁高比、宽跨比以及荷载型式等因素变化的影响．获得了变截面箱梁负剪力滞的一般规律和初步结论，为负剪力滞计算提供了重要参考．

大跨径波形钢腹板连续箱梁桥设计与施工关键技术

桃花峪黄河大桥跨北大堤桥为(75+135+75)m波形钢腹板连续箱梁桥,对该桥设计与施工关键技术进行研究。设计阶段研究得出:与预应力混凝土连续箱梁桥相比,波形钢腹板连续箱梁桥具有景观效果好、抗震性能好、施工效率高等优点,确定该桥采用波形钢腹板连续箱梁桥;对比工程造价,确定高跨比取1/18;采用有限元法分析横隔板数量对箱梁抗扭刚度和畸变的影响,确定中、边跨分别设置8道、4道横隔板;对3种型式连接件进行试验研究,确定波形钢腹板与顶、底板分别采用Twin-PBL和角钢连接;预应力采用体内和体外混合配束方案,确保维护方便。施工阶段研究得出:随跨径增大,施工位移增量对波形钢腹板加工尺寸影响显著,加工时必须考虑其影响;采用"悬臂桁车技术"保证了钢腹板起吊和安装定位;采用先边跨后中跨合龙方案,确保了大桥顺利合龙。

纵向加劲肋对钢梁腹板弹塑性屈曲承载能力影响的研究

对工字钢梁腹板在纯弯作用下的弹塑性屈曲承载能力进行了理论计算和试验研究，并进行了对比分析，着重研究了纵向加劲肋刚度对腹板屈曲系数的影响－ 对现行《钢结构设计规范》（ＧＢＪ１７ － ８８） 的有关条款进行了讨论－

蜂窝梁的挠度影响因素分析

对蜂窝梁挠度的4个影响因素:蜂窝梁的扩张比,孔的类型,蜂窝梁的高跨比,剪跨比进行分析比较,并与等截面实腹式梁的挠度进行对比,得出蜂窝梁的扩张比、高跨比对挠度影响较大,并指出蜂窝梁扩张比的合适范围及挠度扩大系数α值的变化规律。

连梁跨高比对临界肢长剪力墙抗震性能的影响

在高层剪力墙结构中,不同连梁跨高比的耗能能力差别较大,为了探讨不同连梁跨高比对临界肢长剪力墙在罕遇地震作用下的抗震性能,本文以已竣工交付使用的某高层住宅为例,利用Midas Building对结构进行静力弹塑性分析,文章分析了结构在罕遇地震下的层间位移角、层位移、层剪力、结构的塑性损伤及破坏情况,并根据分析结果,提出优化设计建议。

宽高比对扁平箱梁气动力特性的影响规律及流场机理研究

为研究宽高比对扁平箱梁气动力特性的影响规律及流场机理,以国内某跨海大桥初步设计方案为背景,在7个风攻角下对4个不同宽高比的扁平箱梁进行了数值模拟研究,得到了扁平箱梁的三分力系数、风压系数和时均流线图。研究表明,扁平箱梁的阻力系数受宽高比的影响比升力系数和扭矩系数显著。宽高比的增加会使扁平箱梁受到的阻力减小,但会使其受到更大的升力和扭矩。不同宽高比下扁平箱梁所形成旋涡的位置基本相同,但大小和强度不同,这直接导致了扁平箱梁所受气动力的变化。

寒冷地区中等跨径连续钢箱梁桥设计分析

针对寒冷地区中等跨径连续钢箱梁桥,分别按7.5 cm沥青混凝土铺装方案和10 cm水泥混凝土+10 cm沥青混凝土组合铺装方案进行设计,分析钢箱梁用钢量指标随桥梁跨径、箱梁梁高的变化规律;研究寒冷地区钢箱梁桥采用组合铺装后,钢箱梁用钢量指标变化情况,以期为寒冷地区中等跨径钢箱梁桥的设计提供参考.

以剪滞系数控制的宽窄箱梁桥的工程界定

通过对不同宽跨比的简支薄壁宽箱梁建立空间板单元模型,对比在恒载作用下跨中剪力滞效应的计算结果,讨论B/L=0.5作为宽窄箱梁工程界定的可靠性.进一步研究梁高对宽箱梁横向受力的影响,进而提出以剪滞系数控制宽窄箱梁工程界定的依据,希望能为工程设计提供参考.

起重机设计中受弯构件整体稳定性问题研究

钢箱梁的整体稳定性好,现行的《起重机设计规范》仅通过限制钢箱梁截面的高宽比(即h/b0≤3.0)来保证其整体稳定性。随着钢结构技术的不断进步,所用钢材的强度越来越高,特别是某些特种设备由于工程环境的限制而采用高而窄的箱梁,其截面的高宽比就有可能突破《起重机设计规范》中的相应规定。以《钢结构设计规范》为依据,采用有限元分析,通过对不同高宽比截面钢箱梁的模拟计算,得到钢箱梁不需要计算整体稳定性的高宽比条件放宽到h/b0≤4.0后仍可满足相应规范要求。为起重机钢箱梁设计提供了有益的借鉴。

混凝土连续箱梁高宽比对竖向挠度的影响

以宝兰客专某60m单室连续箱梁为算例,利用有限元软件建立承受满跨均布荷载作用、中跨固定和边跨铰接的混凝土连续梁的有限元模型,对比分析了不同截面高宽比条件下考虑剪力滞效应连续箱梁的竖向挠曲分布特征,探讨了桥梁保证安全、经济性和适用性条件,箱梁最优宽跨比在设计取值的问题。结果表明:(1)满跨均布荷载作用于混凝土单室连续箱型截面梁,随着截面高宽比的增大,跨中位置竖向挠度随着高宽比增大而减小,高宽比增大17%,跨中竖向最大挠度减小了44.3%。(2)箱梁的挠度与高宽比变化呈相反的趋势,在满足箱梁安全、大跨度和经济性的要求的前提下,今后大跨度连续箱梁设计中可优先考虑较小的截面高宽比,克服了规范限制高宽比的单一、保守做法。

分体式三箱主梁气动特性数值模拟

为研究分体式三箱主梁气动特性,基于某公铁两用斜拉悬索协作体系桥梁分体式三箱主梁,采用FLUENT软件开展了不同槽高比(G/D)、不同风攻角下分体式三箱主梁气动特性二维数值模拟。所述主梁气动特性主要包括气动力系数、涡量场、平均压力系数以及压力系数标准差分布。数值模拟结果表明:在研究参数范围内,不同风攻角下,阻力系数总体随槽高比增大而增大,升力系数和力矩系数未随槽高比单调变化,且力矩系数对槽高比变化更敏感。各槽高比下升力系数随风攻角变化斜率均为正值,这表明该分体式三箱主梁颤振性能良好;0°风攻角下,G/D=0时,仅在箱梁尾流区存在周期性漩涡脱落。G/D=1.61时,0°风攻角下箱梁开槽处及中间箱体和下游箱体表面漩涡脱落显著,相较于0°风攻角,±10°风攻角下中间箱体与下游箱体开槽处及下游箱体表面漩涡脱落减弱;主梁开槽使得中间箱体上表面负的平均压力系数幅值增大,并导致箱梁表面压力系数标准差增大。G/D=1.61时,相较于0°风攻角,±10°风攻角下箱梁表面压力脉动减弱,尤其下游箱体表面压力系数标准差显著减小;该分体式三箱主梁临界槽高比为G/D=2.08。

多跨连续梁独塔斜拉协作体系桥梁结构参数分析

从协作体系的结构状态和一些重要的设计参数着手,研究多跨连续独塔斜拉协作体系桥梁的塔、梁、索受力特征及位移形态,分析主跨无索区长度、主梁高跨比、主边跨比及塔的高跨比等设计参数变化对结构所产生的影响,并提出合理的取值范围。

大宽跨比独塔斜拉桥超宽正交异性钢箱结合梁受力分析

独塔斜拉桥的几何非对称特性导致其应力和变形不同于一般同类桥,大宽跨比正交异性钢箱梁的薄壁结构使得其受力及变形更为复杂,用常规方法难以精确给出变形和应力值。贾鲁河大桥即是这样一个例子,而且复杂性进一步增加。120 m的主跨分成三部分:从主塔开始的100m是正交异性钢箱梁,紧接的8m过渡段与12m的混凝土梁段衔接,后者系从对岸墩台伸出的悬臂段。由于钢箱梁宽度达54.8m,且未直接支撑在对岸桥墩上,而是通过一个8m长、54.8m宽的过渡梁段间接与混凝土伸臂梁连接,属于小范围内刚度不同的三种材料的连接,由此形成的两道连接缝不但削弱了结构的整体性,而且使对准和控制环节多,进一步增加了施工控制的难度。研究表明:钢箱梁横向变形基本一致,最大横向变形相对差值为-2.8 mm,施工时可不设横向预拱度;自重作用引起的钢箱梁最大Mises应力为93.7 MPa,二期恒载和活载作用下的最大Mises应力约为自重引起的1/4,表明钢箱梁应力具有较大的安全富余度;当U肋高度在260~320 mm范围变化时,桥面系位移变化幅度不超过5%,桥面板最大应力变化幅度不超过8%,此范围内U肋高度变化对桥面系位移和应力的影响均较小,内在原因是U肋的高低变化与横梁能提供的刚度是互补的,正好说明该正交异性钢箱梁具有显著的板的特征,设计上宜采用此范围内的U肋高度。