波形钢腹板箱梁的有效翼缘宽度系数研究

提出了波形钢腹板箱梁变厚度翼缘板的有效翼缘宽度计算方法。以东宝河新安大桥为对象,使用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型分析了箱梁在自重作用下有效翼缘宽度系数的分布规律。根据国内外主要规范关于混凝土箱梁、钢箱梁有效翼缘宽度系数的规定进行了计算并与有限元分析结果进行了对比。计算结果表明,内衬边缘的有效翼缘宽度较小,其他部位基本可按全宽度计算;波形钢腹板箱梁有效翼缘宽度系数处于混凝土箱梁和钢箱梁之间,但更接近于混凝土箱梁。     

组合梁翼缘有效宽度研究进展

钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下,混凝土翼缘板存在剪力滞后现象,设计中普遍采用翼缘有效宽度的概念进行设计。鉴于目前对有效宽度取值的研究不够成熟,而且有效宽度的确定是设计中应解决的关键技术问题之一,为推动对这一问题的深入研究,本文搜集整理了国内外相关资料,在评述已有研究成果的基础上,指出进一步研究应解决的关键问题。     

钢-混凝土组合框架梁变形计算的有效翼缘宽度

由于剪滞效应的存在,组合框架梁的混凝土翼板不能完全参与共同工作,按照完全组合的换算截面法计算组合梁的变形将得到不安全的计算结果。首先根据弹性理论推导传统的完全组合梁以及剪滞组合梁理论模型的基本方程,并采用有限元软件Msc.Marc对理论模型进行验证,理论结果与有限元计算结果吻合良好,说明理论模型的准确性及合理性。然后基于两个理论模型,提出一种物理意义更为明确的有效翼缘宽度系数的定义,直接用于组合梁的变形计算。研究楼板的宽跨比、楼板宽厚比、板梁高度比以及组合梁高宽比这4个无量纲参数对有效翼缘宽度系数的影响。研究发现,影响有效翼缘宽度系数的关键参数为楼板的宽跨比。在此基础上,提出有效翼缘宽度的计算公式,为组合梁的研究及设计人员提供参考。     

考虑剪切变形的波形钢腹板组合梁的变形计算方法

结合波形钢腹板组合梁的刚度特征,考虑剪切变形的影响,对其挠度计算方法进行了较为系统的分析和研究。采用静力法和能量变分法,分别建立了考虑剪切变形影响时波形钢腹板组合梁的挠曲线微分方程。利用该挠曲线微分方程,得到了波形钢腹板组合梁在不同荷载作用下由剪切变形产生的跨中挠度的计算公式和短期折减刚度。通过将跨中挠度的理论计算值与有限元分析值进行对比,表明理论计算公式具有较高的计算精度。     

考虑腹板剪切变形的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应分析

在波形钢腹板组合箱梁中,剪力主要由波形钢腹板承担。由于波形钢腹板的抗剪刚度比混凝土腹板有较大程度的降低,波形钢腹板会产生较大的竖向剪切变形。为此,基于能量变分法建立了考虑腹板剪切变形的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应分析方法。通过试验对该理论分析方法进行验证,并基于该理论分析方法研究波形钢腹板剪切变形对剪力滞效应的影响。同时,基于该分析方法提出了采用影响线最不利加载方式进行相关规范中规定的汽车荷载作用下的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析。结果表明：考虑腹板剪切变形的分析方法与试验结果吻合度良好;波形钢腹板的剪切变形有利于减轻三跨连续梁正弯矩区的剪力滞效应,即考虑腹板剪切变形后翼缘有效宽度系数值更接近于1。     

波形钢腹板组合箱梁剪力滞及剪切变形分析模型

为分析波形钢腹板组合箱梁的应力及变形,提出了考虑轴向平衡条件、翼板剪力滞效应和腹板剪切变形的分析模型.在位移场中增加截面纵向位移考虑轴向平衡条件.分别引入剪力滞强度函数及截面转角,以俘获剪力滞效应及剪切变形.采用虚功原理建立组合箱梁分析的控制微分方程,进而推导位移变量的解析表达式.利用三维有限单元模型的结果验证文中提出...     

体外预应力钢-混凝土组合梁混凝土有效翼缘宽度

采用有限元方法 ,研究了体外预应力作用下简支组合梁混凝土有效翼缘宽度 ,分析了剪力连接刚度对预应力组合梁有效翼缘宽度的影响和预应力增量的效应。同时对混凝土板收缩、徐变下 ,体外预应力组合梁的受力机理进行了讨论     

钢-混凝土组合梁混凝土翼板开洞截面有效翼缘宽度分析

通过ANSYS软件对混凝土翼板开洞的钢-混凝土组合梁进行了分析计算,与试验结果的对比表明有限元计算结果可靠。通过有限元建模计算分析,探讨了混凝土翼板的正应力分布规律,并通过参数分析,提出了在弹性范围内钢-混凝土组合梁混凝土翼板开洞截面有效宽度的实用设计公式,并与试验测得的挠度及有限元计算挠度进行了对比。     

考虑腹板剪切变形及滑移的波形钢腹板梁理论模型

在采用栓钉等柔性剪力连接件的波形钢腹板组合梁中,由于波形钢腹板较大的剪切变形及双界面剪切滑移,平截面假定不再适用。为此,通过将波形钢腹板梁的弯曲分解为顶底板整体满足平截面假定的主弯曲和顶底板各自满足平截面假定的次弯曲,引入波形钢腹板的剪切变形协调条件和界面剪切滑移关系,推导了考虑波形钢腹板剪切变形及界面滑移的波形钢腹板梁弹性弯曲微分方程,利用给出的横隔板对次弯曲和滑移的约束边界条件,求得了简支波形钢腹板梁在不同荷载作用下的解析解,并采用有限元分析予以验证。在此基础上,分析了横隔板及滑移对梁体弯曲性能的影响。结果表明：横隔板约束对梁体变形影响很小,但会使其附近梁段顶底板出现应力集中;当界面剪切刚度系数大于0.9时,在高跨比1/20~1/10范围内,考虑滑移与不考虑滑移梁跨中挠度比小于1.05;界面剪切刚度系数越小,横隔板附近梁段顶底板应力集中越严重。     

装配式波形钢腹板工字型组合梁试设计

结合工程实例,对一种新型的波形钢腹板工字型组合梁结构进行了分析,提出了改善组合结构墩顶负弯矩区混凝土桥面板受力性能的方法,并简要介绍了装配式波形钢腹板工字型组合梁的施工过程,指出了装配式波形钢腹板工字型组合梁在实际应用中的优势。     

受弯混凝土箱梁翼缘有效宽度试验研究与分析

在大比例长悬臂梯形截面混凝土箱梁模型受弯性能试验研究的基础上,结合混凝土箱梁的特点,通过选用相应的单元类型和材料本构关系,运用ANSYS大型有限元分析程序模拟了试验全过程,模拟结果与试验结果吻合较好;大量参数分析表明：在弹性受力范围内,宽跨比是影响翼缘有效宽度计算系数的主要因素;在承载力极限状态下,影响翼缘有效宽度计算系数的主要因素有宽跨比、纵向受拉区钢筋配筋率、钢筋屈服强度以及混凝土抗压强度。分别给出了翼缘有效宽度计算系数在弹性工作状态下和承载力极限状态下的计算公式,为初等梁理论应用于解决混凝土箱梁正截面受弯承载力计算提供了试验和理论依据。     

波形钢腹板工字组合梁桥设计与结构分析

波纹钢腹板桥梁是一种新型的桥梁结构形式,因其受力合理、施工方便、经济指标好,具有很好的发展前景,但国内已有工程实践均集中于波形钢腹板预应力钢筋混凝土组合梁桥,对波形钢腹板工字组合梁桥应用较少,波形钢腹板工字组合梁桥装配化程度更高,设计施工更加简便,适用于30～60 m中小跨径。结合飞云江大桥设计,介绍了波形钢腹板工字组合梁桥的整体设计,包括波形钢腹板型号的选取、构造设计和材料选择,并重点阐述了波形钢腹板工字组合梁桥设计与计算分析。     

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。     

考虑剪力连接件刚度的钢-混凝土组合梁有限元分析

钢 -混凝土组合梁剪力连接程度是依据截面极限状态的抗弯强度定义的 ,即使是完全抗剪连接 ,组合梁的混凝土板与钢梁之间仍存在滑移。采用有限元分析 ,构造了混凝土板 -连接单元 -钢梁的组合梁有限元计算模型 ,推导了混凝土与钢梁界面有限元连接单元刚度系数 ,分析了不同剪力连接程度组合梁的受力与变形特性 ,研究了剪力连接程度对挠度和混凝土翼缘有效宽度的影响 ,并对照已有的试验数据和相关规范进行分析比较。     

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。     

具有钢翼缘的波形钢腹板的面内刚度计算

针对波形钢腹板与混凝土板的连接形式,通过有限元模拟分析,提出对于具有钢翼缘的波形钢箱梁应考虑其腹板面内刚度的必要性。通过对国外已建34座波形钢腹板箱梁桥的腹板进行统计分析,得出波形钢腹板面内刚度受波形腹板的腹板高度与腹板厚度比值的影响较大的结论,并引入“有效宽度”的概念,提出了能包罗常用波形腹板有效宽度的简单有效的面内刚度计算公式。     

组合梁波形钢腹板制造与安装技术

桃花峪黄河大桥跨大堤桥上部结构采用单箱单室波形钢腹板变截面箱梁,采用上、下翼缘板连接方式,节段之间钢腹板采用贴角搭接焊,其多项指标居国内同类型桥梁第一。针对该波形钢腹板连续梁的结构特点,介绍了波形钢腹板加工、安装、定位及钢腹板焊接技术,不仅节约了大量的人力和设备投入,而且节约了施工成本。     

钢与混凝土组合梁考虑滑移与剪切变形的再分析

对于工程中常用的钢与混凝土组合梁,考虑了受力变形时结合面间的相对滑移和竖向剪切变形的影响,用最小势能原理导出了控制微分工程,给出了解分析结果,并通过算例对钢与混凝土组合梁的横截面的应力及位移的计算结果进行了分析。     

波形钢腹板PC组合梁实验研究

本文对三种不同连接形式(即栓钉、PBL以及改进型)的波形钢腹板PC组合梁进行了实验研究,评价了三种连接形式对组合箱梁力学性能影响。研究表明改进型较其他两种连接形式,具有更加优越的力学性能,是更加适合于该类组合梁的连接形式。     

波形钢腹板组合梁桥地方标准中的若干问题探讨

为满足波形钢腹板组合梁桥发展的需要,吸收我国近年来波形钢腹板桥梁建设的成功经验和科研成果,对国内现行的波形钢腹板组合梁桥地方标准中的材料、总体规定、结构设计、构造要求等方面进行探讨,以期使波形钢腹板桥梁的设计和施工更加经济合理、安全可靠,同时为行业标准《波形钢钢腹板组合梁桥技术规程》的编制提供参考。