不同抗剪连接程度组合梁挠度的研究

以组合梁位移计算理论公式为基础,在不同范围的抗剪连接程度下,得出设计组合梁挠度实用计算公式,包括部分抗剪连接和超抗剪连接,并与试验所得数据以及国内规程进行了对比。公式形式直观,物理概念明确,计算精度满足工程设计要求。同时还得到了一些采用不同连接程度的组合梁设计的有益结论。     

钢-混组合梁荷载-温度效应的统一解析模型

基于欧拉伯努利梁理论,提出非均布荷载、轴向力、梁端弯矩和非线性温度分布共同作用下的有滑移组合梁统一解析模型,推导组合梁挠度、界面剪力、滑移及截面应力的计算公式,开展简支组合梁和连续组合梁算例分析,讨论界面刚度和温度作用对界面滑移和挠度的影响.研究结果表明,组合梁温度作用产生的挠度与界面滑移由等效温度滑移应变和等效温度曲率决定,可以通过将桥面板与钢梁的温度分布各自分解为有效温度、竖向线性温差和残余温度等相互独立的3部分进行计算.简支梁和2跨连续梁算例在温度作用下的界面滑移沿梁长呈现反对称分布,滑移主要集中在距端部小于2 m的范围内,受滑移的影响,组合梁端部桥面板底面的拉应力水平较高,可以超过2 MPa,增加了底面混凝土开裂的风险.提出了温度作用下界面滑移组合梁的挠度影响系数,可以用于组合梁挠度的快速计算,其大小不仅与界面完全连接与界面无连接时组合梁的抗弯刚度比和组合效应系数有关,还受温度作用系数的直接影响.     

钢—混凝土组合梁变形计算的一般公式

本文对钢-混凝土组合梁附加挠度的影响因素进行了分析和讨论,在文献[1]的基础上提出了考虑滑移效应和部分剪力连接组合梁挠度计算的一般公式,并且与试验结果吻合良好。     

基于Timoshenko梁理论的钢-混组合梁动力折减系数

基于Timoshenko梁理论,推导了考虑剪切滑移影响的钢-混组合梁的运动微分方程,得到了简支钢-混组合梁的自振频率和振型的显式解析表达式。提出了更适用于钢-混组合梁动力分析的动力折减系数,并给出了“刚度折减系数”和“频率折减系数”的解析表达式。与已有基于Euler-Bernoulli梁理论的动力折减系数进行了对比分析,讨论了剪力键刚度、剪切变形、转动惯量、跨高比对频率折减系数的影响。结果表明：当进行钢-混组合梁动力分析时,尤其是跨高比较小的组合梁,可以忽略转动惯量的影响,但不可忽略剪切变形的影响。     

受压构件偏心距增大系数η的计算

针对现行规范中受压构件偏心距增大系数η的计算公式在应用方面存在的某些不足,采用有限元迭代法并考虑二阶弯矩的影响,得出在不同端弯矩和约束条件下偏心受压构件任意截面处侧向挠度f与相应的η计算公式.经过校核,证明该方法概念清晰,计算结果可靠、合理,可在实际工程中应用.     

钢-混凝土组合梁的固有频率及其振型

为准确分析考虑剪切滑移效应的钢-混凝土组合梁频率及其振型,根据经典动力学的基本思想和粘结滑移理论,提出了钢-混凝土组合梁考虑剪切滑移效应的位移函数,基于能量法推导了考虑剪切滑移效应的组合梁自由振动方程并得出固有频率及其振型,解决了考虑钢-混凝土组合梁交界面剪切滑移的难题。通过室内试验对试验梁的频率及其振型进行测试,并基于ANSYS对钢-混凝土组合梁进行了仿真模拟分析,将试验梁的测量值、ANSYS仿真模拟分析值与理论解进行对比,结果表明:考虑剪切滑移效应求解钢-混凝土组合梁频率和振型的解析解是正确的,在实际组合梁工程中考虑剪切滑移效应十分必要。     

钢-混凝土组合梁截面刚度的分析

建立了考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应以及截面的塑性发展对钢-混凝土组合梁截面刚度影响的组合梁刚度计算模型,进行了理论推导.应用偏心板单元和偏心连接单元编制了钢-混凝土组合梁非线性有限元分析程序NACB2.0,利用NACB2.0及ANSYS进行了组合梁非线性分析,计算了组合梁在各级荷载下的挠度值,确定了组合梁的弹性截面刚度和塑性截面刚度,得出了截面刚度计算公式,并与规范中的换算截面法和现有的试验结果进行了对比.结果表明:滑移效应及塑性发展在一定程度上使组合梁的截面刚度比按照换算截面得到的刚度低,不可忽略;理论分析和推导与试验结果吻合很好.     

高托座组合梁的挠度分析及试验

本文对钢-混凝土高托座组合梁的挠度进行了理论分析及试验验证,分析中考虑钢梁与混凝土之间的滑移及混凝土的非线性对挠度的影响,通过试验验证,计算值与实测值吻合良好。     

滑移对组合梁的影响

建立了钢-砼组合梁弹性性能分析的微分方程,并用FORTRAN语言编写的计算机程序来求解这些微分方程,通过对单跨组合梁的分析,探讨滑移分布及其对轴向力和挠度的影响过程,以供设计研究时参考。     

基于HFWT体系的钢—混组合梁的承载力试验研究

基于HFWT体系的钢—混组合梁是一种新型的梁—桁混合体系(HFWT)的组合桥梁结构。文章通过设计制作了2片不同厚度的试验梁,通过两点对称静力加载试验测试了试验梁的荷载—挠度关系、交界面处混凝土板与钢梁的相对滑移、桁架应力、跨中截面的应变分布变化,分析了试验梁的破坏形态、变形特点和承载性能。研究结果表明:混凝土板厚大的试验梁其刚度稍大,而且延性更好。     

界面滑移效应下钢-混凝土组合梁总剪力和挠度

推导了钢-混凝土组合梁挠度和界面连接件承受抗滑移总剪力的计算公式。应用本公式计算结果与文[1]按Goodman理论和文[2]按折减刚度法计算组合梁的挠度值很吻合。计算帽形冷弯薄壁型钢-混凝土组合梁的挠度时,由于帽形冷弯薄壁型钢受拉,其凹槽中的混凝土随受拉开裂退出工作,应用本文公式计算此类型钢-混凝土组合梁的挠度,挠度公式中惯性矩只须不计帽形型钢凹槽中受拉开裂的混凝土,这样计算的挠度与[3]文试验帽形冷弯薄壁型钢-混凝土组合梁的实测挠度值很吻合,说明本文计算钢-混凝土组合梁挠度和连接件承受总剪力的公式准确可靠。     

钢-混凝土组合梁连续倒塌性能与倒塌机理分析

为了研究在中柱失效情况下钢-混凝土组合梁的连续倒塌性能,利用ANSYS软件对12根组合梁柱子结构试件进行了有限元建模,分析了混凝土板中配筋率、组合梁跨高比、栓钉间距、梁端纵向约束条件等参数对组合梁连续倒塌性能的影响。结果表明,板中配筋率、跨高比、钢梁高度等参数对组合梁的抗倒塌承载力影响显著;考虑悬链线工作机制的组合梁极限抗倒塌承载力约为按照塑性铰破坏模型计算所得抗倒塌承载力的1.34~1.86倍;进行组合梁的静力倒塌分析时应考虑荷载的冲击作用,倒塌荷载动力增大系数(DIF)可在1.13~1.41之间取值。     

钢与混凝土组合梁交接面滑移及掀起的计算分析

介绍钢与混凝土组合梁计算分析方法,建立其分析单元模型,研制计算分析程序,研究钢与混凝土组合梁交接面的滑移、竖向掀起位移及连接件刚度变化对其影响等工作性能,为钢与混凝土组合梁设计提供理论依据。     

钢-混凝土简支组合梁的非线性有限元分析

钢-混凝土组合梁能够充分发挥钢梁的抗拉强度和混凝土的抗压性能,是一种性能优越的组合结构。根据组合梁的特点,选取适合的单元类型及本构关系,探讨其网格划分和加载方式,建立了一套适用于组合梁的有限元建模方法。模拟已有试验,对比分析荷载-挠度曲线,两者计算结果吻合良好,验证了所建有限元模型是可靠的。然后利用有限元模型对组合梁的滑移特点进行了分析,得出了一些有益的结论:极限状态下,最大滑移并不在梁端,而在距梁端约200 mm的位置,说明这个部位分配的剪力最大,并且抗剪连接度越高,这种情况越明显;抗剪连接度较低时,组合梁混凝土强度等级对滑移影响不大,抗剪连接度较高时,相同荷载作用下,组合梁混凝土强度等级越高,界面产生的滑移越大。可以根据组合梁的这些特点,合理布置抗剪栓钉,减小界面滑移,提高组合梁的承载力。     

钢—混凝土组合梁截面强度与延性

通过分析和讨论滑移效应对钢-混凝土组合截面强度的影响表明,滑移效应对组合梁截面弯曲屈服强度的影响比较显著,但它对弯曲极限强度的影响可以忽略不计。本文还对钢-混凝土组合梁截面的延性及其影响因素进行了讨论。     

钢-混凝土组合梁负弯矩区裂缝宽度数值计算模型

为得到较为准确的钢-混凝土组合梁负弯矩区裂缝宽度分析模式,综合考虑钢筋和混凝土间黏结应力-滑移关系、钢梁与混凝土界面的滑移效应、混凝土收缩应变以及拉伸硬化效应,基于黏结-滑移理论建立了静力荷载作用下组合梁负弯矩区裂缝宽度的数值计算模型,并将模型预测值与相关文献数据和规范公式计算结果进行了对比分析.结果表明:在组合梁达到...     

多损伤钢-混组合梁桥力学性能有限元分析方法

为了研究钢-混组合梁桥多损伤状态有限元分析方法,探明不同损伤类型和程度对钢-混组合梁桥力学性能的影响规律,首先,研究了钢-混组合梁桥多损伤组合有限元模拟方法及损伤等级量化评定方法;然后,基于车-桥耦合振动分析了不同车速和不同损伤等级下钢-混组合梁桥跨中动力响应和车体加速度响应;最后,研究了不同损伤等级下钢-混组合梁桥关键截面挠度、板梁间相对滑移与应力的变化规律。结果表明：多损伤组合模拟方法能够有效表征钢-混组合梁桥的多构件损伤交织状态,可实现钢-混组合梁桥多损伤状态的定量描述;随着损伤等级的增加,跨中竖向振动位移和加速度响应峰值增大,车体的竖向、侧倾和俯仰振动加速度也表现出相同的变化规律,与无损伤状态相比,其峰值的最大增幅分别为2.16倍、92.5倍、205倍、565倍和235倍;关键截面的挠度、滑移亦随之增大,钢梁下缘应力变化不明显,混凝土板上缘应力显著增大。     

钢-混凝土组合梁的非线性性能分析

本文对9根钢—混凝土组合梁进行了竖向加载试验,测出了该组合梁的极限荷载、钢与混凝土界面的相对滑移分布以及荷载-挠度曲线,并由此提出了根据钢与混凝土应力-应变关系,考虑钢与混凝土界面相对滑移的组合梁非线性性能分析方法,进而求解了竖向集中荷载作用下组合梁的极限荷载、钢与混凝土界面的相对滑移分布以及荷载-挠度曲线等非线性参数,通过试验对比,表明本方法分析结果与试验吻合较好.     

钢-混组合梁桥车桥耦合竖向振动分析

针对车桥耦合作用下钢-混组合梁桥竖向振动响应及冲击效应问题,运用ANSYS软件建立有限元模型,基于分离迭代法编写车桥耦合振动求解程序,采用Newmark-β法求得不同因素下钢-混组合梁桥边跨跨中竖向位移响应并据此评价行人舒适度.结果表明：车速变化对钢-混组合梁桥竖向振动影响较小;车重对该桥型竖向振动影响比较明显;桥面不平顺是该桥型竖向振动最重要的影响因素.重车过桥时,宜将车速限值在40～60 km/h范围内,可有效减少对桥梁的冲击,同时桥面不平顺对冲击系数有明显影响,要加强桥面养护;桥面不平顺是求得的冲击系数数值解和规范限值之间产生差异的最重要影响因素.     

有轨电车曲线钢-混组合梁桥施工有限元分析

采用Midas有限元软件,利用钢-混联合截面法,建立曲线钢-混组合梁桥精细有限元模型,根据施工阶段划分,开展有轨电车曲线钢-混组合梁桥施工全过程分析。结果表明,5个控制截面的16个施工阶段结构应力、挠度、空间变形和支反力均满足施工规范要求。分析成果为曲线钢-混组合梁桥的安全施工提供指导。