钢腹板体外预应力组合箱梁剪力滞效应有限元分析

应用ANSYS有限元软件建立钢腹板体外预应力组合箱梁有限元模型,在集中荷载对称作用在肋板处和集中荷载作用在翼板中心两种加载方式下,对波纹钢腹板体外预应力组合箱梁与平钢腹板体外预应力组合箱梁的剪力滞效应进行分析,对波纹钢腹板体外预应力组合箱梁在两种加载方式下的剪力滞系数沿纵向和横向的分布进行了讨论．结果表明：两种箱梁剪力滞系数的变化规律相同,但波纹钢腹板体外预应力组合箱梁的剪力滞效应相对明显;荷栽作用位置从肋板向翼板中心移动时,波纹钢腹板组合箱梁顶板由正剪力滞效应到负剪力滞效应变化,纵向在荷载作用位置附近剪力滞效应明显．     

鱼腹式钢箱梁横向剪力滞效应分析

为了揭示鱼腹式钢箱梁剪力滞系数分布规律和结构参数对钢箱梁剪力滞效应的影响,通过使用有限元分析软件Midas/civil建立鱼腹式连续钢箱梁空间板壳模型,系统分析了鱼腹式钢箱梁在均布荷载、集中荷载和偏载作用下的剪力滞系数横向分布规律和纵向加劲肋厚度对剪力滞效应的影响.结果表明:在均布荷载、集中荷载和偏载作用下,鱼腹式钢箱梁剪力滞效应明显,不同截面同一位置剪力滞系数不同;通过适当地增加顶板加劲肋的厚度,可以使剪力滞系数明显下降,降低了剪力滞效应.     

鱼腹式钢箱梁横向剪力滞效应分析

为了揭示鱼腹式钢箱梁剪力滞系数分布规律和结构参数对钢箱梁剪力滞效应的影响,通过使用有限元分析软件Midas/civil建立鱼腹式连续钢箱梁空间板壳模型,系统分析了鱼腹式钢箱梁在均布荷载、集中荷载和偏载作用下的剪力滞系数横向分布规律和纵向加劲肋厚度对剪力滞效应的影响.结果表明:在均布荷载、集中荷载和偏载作用下,鱼腹式钢箱梁剪力滞效应明显,不同截面同一位置剪力滞系数不同;通过适当地增加顶板加劲肋的厚度,可以使剪力滞系数明显下降,降低了剪力滞效应.     

不同荷载作用下直线箱梁剪力滞效应分析

利用有限元分析软件分析了在集中荷载、均布荷载和地震作用下简支直线箱梁的剪力滞效应.保持简支直线箱梁的长度、弹性模量、泊松比、密度等参数不变,仅通过改变作用其上的荷载类型,探讨了不同荷载作用下直线箱梁的剪力滞效应;重点分析了简支直线箱梁的跨中横截面顶板上不同荷载作用下的应力分布及剪力滞系数变化规律.结果表明在3种不同荷载的作用下,简支直线箱梁跨中截面顶板的剪力滞系数均在顶板与腹板交接处最大;集中荷载和均布荷载大小的改变对直线箱梁剪力滞效应的影响可以忽略不计;地震作用下直线箱梁的剪力滞效应较为明显.     

移动荷载作用下曲线箱梁剪力滞效应

采用大型通用有限元软件ＡＮＳＹＳ分析了移动荷载作用下曲线箱梁的剪力滞效应. 分别设置了3种不同大小的移动荷载和3个不同的作用位置,研究了荷载移动到曲线箱梁Ｌ／２跨时该截面的剪力滞效应分布情况. 结果表明:荷载沿箱梁中心线移动时,截面内外侧剪力滞效应分布不均匀;荷载沿外侧腹板移动时,外侧腹板处正剪力滞现象明显,内侧腹板以及翼缘板上负剪力滞现象明显;荷载沿内侧腹板移动时,内侧腹板处正剪力滞现象明显,外侧腹板以及翼缘板上负剪力滞现象明显. 移动荷载大小的改变,对曲线箱梁剪力滞效应的分布情况影响较小. 但随着移动荷载的加大,局部剪力滞效应会少量地增大.     

宽体单箱双室波形钢腹板箱梁桥的剪力分配研究

为明确波形钢腹板箱梁桥在实际恒载和车道荷载作用下的截面剪力分配特征，以一座宽体单箱双室三跨连续梁桥为例，采用实体有限元模型进行了分析.对该桥的分析表明：一次成桥模型中所得自重+预应力作用下的截面剪力和腹板承剪比与考虑实际悬浇施工过程的结果有较大差异，在腹板承剪分析中对恒载应考虑实际的施工方案；车道荷载中集中荷载对截面剪力的贡献在大部分截面都接近甚至超过均布荷载的贡献，并且集中荷载产生的截面剪力主要被顶底板而非腹板承担；对于所选择的特征截面，车道荷载作用下腹板承剪比分布在30.37%～51.47%之间，低于二期铺装作用下的41.99%～70.07%,但均表现为桥墩附近腹板承剪比偏低而跨中附近偏高的趋势；横向偏心车道荷载作用下的腹板剪力分配并不能简单以扭矩作用考虑其横向偏心效应，还要考虑车道荷载的局部效应，当有车道直接作用于腹板附近时会使该腹板的剪力分配明显提高.     

荷载横向变位下箱梁剪滞效应分析

为了研究荷载横向变位下对箱梁剪滞效应的影响,对箱梁底板、顶板及悬臂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,基于能量变分原理,建立了考虑剪滞效应的箱型梁控制微分方程;分析了荷载在箱梁顶板横向变位下底板、顶板及悬臂板应力的变化规律,根据对简支箱梁在均布荷载作用下跨中剪力滞系数的计算...     

大跨度斜拉桥双边箱梁剪力滞效应研究

为明确宽幅薄壁双边箱梁斜拉桥在最大悬臂施工阶段主要荷载对剪力滞效应的影响,以某斜拉桥为研究对象,采用有限元方法计算分析了混凝土双边箱梁截面在不同荷载单独作用及组合作用下的剪力滞效应。分析表明,自重作用下,距离塔根越近,箱梁剪力滞效应越明显;斜拉索索力对主梁剪力滞效应影响规律与自重类似;纵向预应力作用下,全桥剪力滞效应不明显;通过调整纵向预应力及斜拉索索力参数,可以优化双边箱梁的剪力滞效应。     

荷载列作用下曲线箱梁剪力滞空间有限元分析

采用三维有限元仿真技术研究了车辆荷载作用下某城市立交匝道箱梁剪力滞效应。基于ANSYS程序建立钢筋混凝土曲线箱梁空间实体有限元模型,荷载分别考虑2种不同的作用位置和3种不同的移动速度（[v]=10 m/s、15 m/s、20 m/s）,得到了荷载分别沿着内道与外道移动到跨中截面时剪力滞效应分布规律。结果表明:车辆荷载作用下,曲线箱梁翼板剪力滞效应显著,剪滞系数峰值高达3.0;荷载速度和荷载作用位置对曲线箱梁剪力滞效应均有影响,荷载速度对曲线箱梁剪力滞效应较为显著;保持荷载速度不变,荷载作用于内道时曲线箱梁剪力滞效应比荷载作用于外道时更明显。     

静动荷载作用下简支预应力混凝土曲线箱梁剪力滞效应分析

选择集中荷载与均布荷载作为静荷载,地震作用与行车荷载作为动荷载,建立曲线箱梁三维空间实体有限元模型. 通过静力分析和动荷载作用下时程反应分析,研究跨中截面顶板剪力滞系数变化规律. 结果表明:在静动两种荷载作用下,剪力滞系数的最大值都出现在顶板与腹板交界处;在两种静荷载的作用下,剪力滞效应仅在顶板与腹板交界处明显,其它区域微弱,并且剪力滞系数不随荷载值的变化而变化;在天津波作用下,顶板各节点剪力滞系数在0.978~1.045之间,剪力滞效应不明显;在EL Centro波作用下,剪力滞效应明显,各节点剪力滞系数在0.065~4.12之间变化;在行车荷载作用下,剪力滞效应比较明显,剪力滞系数在0.42~2.08之间变化,外侧剪力滞系数峰值明显大于内侧,且剪力滞系数随着车速的增加而增加.     

移动荷载速度对悬臂曲线箱梁剪力滞效应的影响

利用三维有限元通用软件ANSYS,设置相同的悬臂长度、弹性模量、泊松比和密度等参数,分别考察了7种不同的移动荷载速度对悬臂曲线箱梁和悬臂直线箱梁中剪力滞效应的影响.重点分析了荷载以不同速度移动到悬臂箱梁L/2处时该横截面上应力分布及剪力滞系数变化规律.结果表明:在移动荷载作用下,两种悬臂箱梁L/2处横截面上均出现正剪力滞现象;剪力滞系数随着移动荷载速度的增大而增大,当移动荷载速度小于2m/s时,剪力滞系数增长缓慢;当移动荷载速度超过2m/s时,剪力滞系数增长较快;悬臂曲线箱梁内侧剪力滞系数明显大于外侧剪力滞系数,悬臂直线箱梁剪力滞系数分布曲线介于悬臂曲线箱梁内侧与外侧剪力滞系数分布曲线之间.     

一种剪滞翘曲位移函数的解析构造法

针对剪力滞问题,提出了一种解析的求解方法.通过对控制微分方程解的形式进行研究,构造出一种针对不同余弦剪力分布的剪滞翘曲函数;进而对任意给定的外荷载作用下的剪力分布进行级数展开,并单独求取各剪力分量对应的正应力;最终通过对正应力进行叠加并求取剪力滞分布.采用能量变分法推导了基于任意剪滞翘曲位移函数的求解公式,并编制了通用求解程序.分别以矩形简支箱梁(不带悬臂板)受集中荷载和带悬臂箱梁受均布荷载为例,进行了计算对比.研究表明:相比于已有方法,所提出的方法对不同荷载作用形式具有更好的适应性,且由于是采用级数展开的思想,适用于任意荷载作用情况下的剪力滞分析.     

考虑滑移和剪切变形的单箱双室组合箱梁剪力滞效应

为准确分析单箱双室组合箱梁的剪力滞效应,考虑钢混凝土的界面滑移效应和钢腹板的剪切变形,针对顶底板和翼板定义不同的剪力滞翘曲位移函数,基于能量变分法推导出单箱双室组合箱梁剪滞效应的控制微分方程及其闭合解。以单箱双室组合箱梁算例为基础,利用该方法分析其剪力滞效应的规律,结果表明：在同时考虑滑移和剪切变形时,组合箱梁的挠度比初等梁理论解大,且其挠度随界面滑移刚度的增大而减小;组合箱梁在均布荷载作用下,滑移量与荷载值近似成正比关系;在相同条件下,钢箱梁底板的剪力滞效应较混凝土顶板显著。     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.     

箱梁剪滞效应分析样条有限点法

为了研究箱梁剪滞效应,以能量变分法为基础提出一种箱梁剪滞效应分析的样条有限点法.对箱梁底板、顶板及悬臂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纵向位移沿梁宽的分布函数,导出相应广义刚度矩阵和广义荷载列阵.分析了简支梁在均布荷载和跨中集中荷载条件下的剪力滞效应,与相应的试验结果和有限元数值模拟结果对比,验证了该方法的有效性和可靠性.     

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.     

连续直线钢箱梁剪力滞效应研究

制作了1个2跨连续直线钢箱梁模型,并对该连续直线钢箱梁模型进行了均布荷载和集中荷载试验.详细介绍了试验过程,测试了各控制截面的各种力学性能指标,并对试验梁加载全过程进行仿真分析,将理论值与实测值进行了对比.分析了集中荷载和均布荷载作用下箱梁各控制截面应变及剪力滞分布规律.