悬臂曲线箱梁负剪力滞效应

为研究悬臂曲线箱梁负剪力滞效应,本文基于能量原理,推导了悬臂箱梁剪力滞计算公式,经与ANSYS有限元结果相比较,吻合良好,在此基础上采用有限元程序分析了腹板间距、悬臂板宽度、曲率半径、箱梁高度和厚度对其负剪力滞效应的影响。结果表明:(1)在均布荷载作用下,沿全跨纵向,悬臂曲线箱梁呈现出明显的正、负剪力滞效应,负剪力滞在l/6处出现极值,正剪力滞在悬臂梁根部最显著;(2)与直线梁相比,曲线梁考虑曲率的影响,加剧了正、负剪力滞应力分布的不均衡性;(3)内侧腹板与顶板相接处节点易出现剪滞效应惰性区,而外腹板与顶板相接处节点均未出现惰性区,但有相同的正、负剪力滞临界点;(4)腹板间距和悬臂板宽度对负剪力滞影响较大,曲率半径、箱梁高度和厚度对负剪力滞效应有一定的影响。     

大跨径波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应

为了研究大跨径波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应,结合1座采用悬臂施工的大跨径波形钢腹板箱梁桥,分别建立平面杆系有限元模型和空间实体有限元模型,模拟施工过程,选取3个关键截面,研究了波形钢腹板组合箱梁桥在不同施工阶段的剪力滞效应分布规律。结果表明:大跨径波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应随着施工阶段的推移是一个动态变化过程,在悬臂施工阶段,剪力滞效应变化较快,在施工阶段后期,剪力滞效应变化缓慢;最大剪力滞效应发生在最大悬臂状态时的端部截面。     

箱梁剪力滞效应的敏感度分析

以单箱三室箱梁为主要研究对象,根据能量变分法推导的单箱三室箱梁,在考虑剪力滞效应得到正应力的计算公式中蕴含有相应的截面参数,这些参数的变化对剪力滞效应有影响,通过对悬臂箱梁宽跨比、宽高比、翼板厚度、底板厚度、悬臂长度的变化来对比分析剪力滞效应的变化,对箱梁剪力滞效应进行敏感度分析。     

混凝土箱梁考虑翼板厚度变化的剪力滞效应

针对翼板沿截面宽度方向变厚度的混凝土箱梁,利用势能变分原理,建立了可以考虑翼板厚度变化的剪滞效应分析通用方法;针对简支梁和悬臂梁等基本结构体系,系统研究了改变翼板厚度变化对正剪力滞效应、负剪力滞效应和剪力滞变形的影响规律.结果表明,翼板厚度变化对箱梁的截面应力和变形均产生影响.考虑翼板厚度变化对计算结果的影响可达15％.     

波形钢腹板PC连续组合梁剪力滞效应研究

波形钢腹板不能抵抗轴向力作用,波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应与PC箱梁不同。依托一箱九室波形钢腹板PC组合连续箱梁桥,建立了有限元模型,分析了荷载作用下混凝土顶底板的剪力滞效应。结果表明,波形钢腹板PC组合箱梁顶、底板均具有正剪力滞效应,顶板剪力滞更为明显;在支点具有横隔梁构造的情况下,箱梁跨中截面剪力滞较大,在设计时需要给予注意。     

变截面悬臂箱梁的剪力滞效应分析

利用三杆比拟法推导变截面悬臂梁桥剪力滞微分方程,并根据其不同的边界条件求得相应结构剪力流的具体表达式。运用有限元分析软件ANSYS建模,验证剪力流表达式的正确性,分析了悬臂箱梁的剪力滞效应。     

截面构造对钢箱梁剪力滞效应及其稳定性的影响

由于混凝土箱梁桥在运营一段时间后,普遍出现腹板开裂和跨中挠度过大的病害。随着交通事业的迅猛发展,钢箱梁桥逐渐取代混凝土箱梁桥成为大跨度桥梁的理想桥型。钢箱梁也存在剪力滞效应,而且更加显著。通过改变钢箱梁截面构造,运用大型有限元软件ANSYS进行数值模拟,研究了梗腋和腹板厚度对钢箱梁剪力滞效应的影响。结果表明:钢箱梁设置梗腋和增加腹板厚度可提高其局部刚度,通过改变截面剪力流分布情况,引起截面正应力横向分布趋于均匀,改善剪力滞效应,提高其整体稳定性;梗腋横向尺寸和高度越大,越有助于改善剪力滞效应;腹板厚度的增加对改善剪力滞效应并不显著。     

预应力混凝土箱梁剪力滞效应影响因素分析

为研究预应力混凝土箱梁的剪力滞效应变化规律,选定典型结构的预应力混凝土简支箱形梁,以Ansys有限元分析软件为工具,采用分离式模型,建立了预应力混凝土箱梁有限元模型,重点分析了预应力大小、宽跨比、跨高比、集中荷载大小及内承托长度变化等结构参数对箱梁剪力滞效应的影响。分析结果表明:集中荷载与均布荷载作用下箱梁剪力滞效应分布趋势基本相近,但集中荷载作用下剪力滞效应更加显著;宽跨比对箱梁顶板的剪力滞效应影响最大;随着跨高比的增大,顶板剪力滞系数减小,底板剪力滞系数缓慢增大;预应力在一定程度上可以减小顶板剪力滞效应,加大底板剪力滞效应;而集中荷载大小与箱梁空腔内承托长度的改变对箱梁剪力滞效应的影响不大,可以忽略不计。     

挑臂式钢箱梁剪力滞效应分析

针对宽幅钢箱梁桥梁数量日益增多而剪力滞效应突出的问题,以金海特大桥为工程背景,建立挑臂式钢箱梁中间节段实体分析模型,深入研究了宽幅箱梁的剪力滞效应。研究表明：斜拉索拉力均会显著增大钢箱梁顶板的剪力滞效应,但对底板剪力滞效应有所改善;在设计过程中应重点关注顶板内纵腹板处、跨中位置与重车作用位置以及底板钢箱位置与跨中位置的应力水平;恒载工况下,大挑臂钢箱梁顶板翼缘剪力滞系数趋近1,该截面形式设计合理。     

单箱双室组合箱梁剪力滞效应分析

通过对组合箱梁底板、混凝土顶板与悬臂翼板引入不同的剪滞翘曲位移函数,利用能量变分法推导出考虑界面相对滑移、钢腹板剪切变形和剪力滞效应的微分方程及均布荷载作用下的解析解。以带有悬臂翼板的单箱双室组合箱梁为例,运用提出的解析法对其剪力滞效应进行分析,并与ANSYS有限元结果对比。结果表明:提出的解析法所得结果与ANSYS空间有限元计算结果吻合良好;界面滑移量和挠度随着滑移刚度的增大而增加,而剪力滞效应则无较明显的变化,因此在一定条件下可忽略滑移刚度对剪力滞效应的影响;混凝土顶板应力随着滑移刚度的增大而增大,且中腹板部位处顶板的剪力滞效应较边腹板部位处大,而钢箱梁底板则与之相反。     

波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应研究

波形钢腹板组合箱梁由于其力学性能和经济性能比普通箱梁优越而正被广泛地使用,本文介绍了计算波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞系数的能量变分法,用有限元分析软件ANSYS进行了波形钢腹板组合箱梁桥的建模,并采用能量变分法的结果加以验证。结果表明采用有限元法模拟波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应效果较好,分析了波形钢腹板组合箱梁桥横桥向和纵桥向剪力滞系数的变化规律。     

统筹考虑全截面剪切变形能的单剪滞位移参数的薄壁箱梁剪力滞计算方法

从薄壁箱梁弯曲剪应力、剪切变形与截面纵向位移之间的关系入手,推导了箱梁全截面翼板与腹板纵向位移沿箱室周线的分布函数,据此提出优化的 箱梁全截面剪力滞翘曲广义坐标函数。基于能量变分原理建立了综合考虑全截面剪切变形能的单剪滞位移的弯曲剪力滞控制微分方程组。该微分方程与既有 的箱梁剪力滞理论形式上保持一致,而将翼板剪力滞分析与腹板的弯翘分析统一起来。均布荷载作用下的简支梁与悬臂梁算例分析表明,该算法求得的剪力 滞系数和挠度值与块体元模型吻合良好。与不考虑腹板剪切变形的算法比较,该理论计算的剪力滞系数和挠度计算结果误差更小。     

A finite segment model for shear lag analysis

A finite segment model is developed to calculate the shear lag effects for box girders with varying depth. Multiple longitudinal displacement functions are used to derive the stiffness matrix and the nodal force vector of the segment element. The shear deformation of the web is taken into consideration. A Perspex glass model of a three-span continuous box girder with varying depth is tested to provide experimental results for verifying the accuracy of the proposed method. The influences of the flange width to span ratio and girder–height ratio upon the shear lag are presented and discussed.     

波形钢腹板PC组合箱梁的剪滞效应特性分析

由于波形钢腹板相对于混凝土腹板的独特优点,在国外得到比较广泛的应用,在我国已建成两座波形钢腹板箱梁桥。就波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应进行分析,并与混凝土箱梁作比较,说明两者在腹板与顶板、底板连接处剪力滞效应的区别。还对泼河大桥桥跨结构作剪力滞效应的分析。     

均质箱梁在分布动载作用下考虑剪力滞效应的稳态解

动力响应计算是薄壁箱梁设计中需要考虑的重要问题之一。本文基于Hamilton原理,考虑薄壁截面翼缘的剪力滞效应,推出了均质箱梁在分布动载作用下的控制微分方程和边界条件,采用分离变量法求出了简支均质薄壁箱梁在均布简谐动载下的稳态解。通过数字算例,研究了不同频率动载作用下,结构的动挠度、动应力、剪力滞系数、挠度放大系数和应力放大系数在共振区和非共振区的变化情况,以及与简谐动载相位的关系,分析了剪力滞效应对薄壁箱梁动力响应的影响,为薄壁箱梁的动力设计与计算提供了依据。     

Coupled instability and negative shear lag phenomenon in box girders

The explanation of the negative shear lag phenomenon in linear analysis of box girders is reviewed. The extension of the analysis to include geometrical nonlinear effects in a compression flange, due to buckling in both classical and negative shear lag environments, is presented. It is shown that in interaction the buckling and the negative shear lag have opposite effects on longitudinal stress distribution across the flange and, depending on load level, both the effects are effectively damped out. However, the overwhelming significance of buckling near the peak load may be expected. The important influence of flange transverse stiffeners and the very unusual distribution of longitudinal stresses in box girder webs in the negative shear lag region are also mentioned.     

剪力滞对超静定箱梁结构性能的影响分析

提出一种考虑梁弯曲与剪力滞变形耦合影响的分析箱梁剪力滞效应的有限元方法,导出相应的有限单元公式。在此基础上,首先分析简支静定箱梁的剪力滞系数和考虑剪力滞影响的梁的挠度,并与相应的变分法解析结果作对比,然后分析超静定连续箱梁的剪力滞系数,将其结果用叠加法和系数矩阵法结果进行验证。最后分析剪力滞对超静定多跨连续箱梁内力及变形的影响。结果表明:剪力滞对静定和超静定箱梁变形及截面应力重分布的影响较大;剪力滞对超静定箱梁内力重分布的影响很小,可以在设计计算中忽略不计。     

单索面斜拉桥混凝土宽箱主梁受力特性分析

分析单索面斜拉桥混凝土宽箱主梁受力的特殊性,采用空间网格模型对垒水河桥进行结构分析,明确其主梁的板效应和剪力滞效应。由于单索面拉索的支撑作用,故箱梁内侧竖向变形较外侧小,内力较外侧大;独柱墩处近拉索侧腹板顶剪力滞效应最大,剪力滞系数高达2.7;独柱墩处截面的外侧腹板顶、挑臂顶和38 m跨边支点附近截面的中间底板处出现负剪力滞系数,这与初等梁理论的计算结果有根本的区别。     

荷载横向变位下箱梁顶板与底板的剪滞效应分析

不同于以往荷载作用于箱梁的肋板处时剪力滞效应的研究,考虑当荷载不作用在箱梁的肋板处时顶板与底板位移及剪力滞效应的差异,对顶板与底板分设不同的纵向位移差函数,采用二次抛物线作为箱梁翼缘板的纵向位移沿梁宽分布函数,通过能量变分法,研究荷载在顶板横向变位下箱梁顶板与底板的位移,应力及剪力滞效应的变化,根据对于简支箱梁受均布荷载作用下跨中剪力滞效应的计算结果,随着作用在顶板的对称荷载从对称中心向肋板处移动,顶板将经历一个产生负剪力滞效应到无剪力滞效应,再到产生正剪力滞效应的过程。而与此同时底板的剪力滞效应规律受荷载的移动的影响很小,始终保持正剪力滞效应。计算结果与有限元数值模拟结果吻合较好,验证了理论的可靠性,同时也说明当荷载不作用在箱梁的肋板处时,对顶板与底板分设不同的纵向位移差函数的考虑是正确的。