预应力混凝土组合箱梁桥波形钢腹板的屈曲分析

通过解析方法及空间有限元方法研究波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥在各种腹板尺寸参数时,对钢腹板的剪切屈曲应力或临界荷载及屈曲模态的影响。计算及分析结果表明:腹板高度越大,其它参数不变时,屈曲临界荷载随折叠角度的增大而呈抛物线形的增加幅度越小;当腹板折叠角度越大,腹板越厚,其它参数不变时,屈曲临界荷载随着腹板高度的增加呈抛物线形的下降幅度越大。因此,在钢腹板的5个参数中,腹板高度及腹板折叠角度两个参数对腹板的剪切屈曲稳定和屈曲模态起着关键的作用,不能随意用腹板的高厚比来衡量屈曲应力的大小。     

试析波形钢腹板箱梁桥设计验算

本文介绍了波形钢腹板箱梁桥的受力特点及发展概况,对波形钢腹板箱梁桥的设计验算对象与内容进行了叙述,并且详细介绍了波形钢腹板局部失稳、整体失稳和耦合失稳的临界应力计算方法,为这类桥梁的结构设计提供参考。     

波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥设计研究

本文以某工程为例,分析波形钢腹板-双管弦杆-混凝土板连续梁桥试设计研究,其承载能力极限状态与受力计算结果表明：试设计桥梁能满足设计要求,新型结构用波形钢腹板代替钢管腹杆具有应用前景。总结了传统的波形钢腹板PC箱粱存在的底板问题,考虑用受压性能优越的钢管混凝土弦杆替代混凝土底板。     

波形钢腹板PC曲线箱梁剪力滞效应的数值分析

为研究波形钢腹板PC曲线箱梁的剪力滞效应,利用有限元分析软件同时建立波形钢腹板PC曲线箱梁和普通PC曲线箱梁的实体模型,分析跨中集中荷载和全桥均布荷载两种工况下典型截面的应力分布,得到典型截面的剪力滞系数,并做对比分析.研究结果表明:采用波形钢腹板增加典型断面的最大剪力滞系数,曲线箱梁内侧的剪力滞效应比外侧严重.集中荷...     

单箱多室波形钢腹板组合箱梁的腹板剪应力分析

为研究单箱多室波形钢腹板组合箱梁的腹板受力特性,建立了单箱双室和单箱三室波形钢腹板组合梁的有限元模型,并与模型试验结果进行了对比验证。通过有限元分析得到了不同类型的横向对称和偏心荷载作用下各波形钢腹板剪应变的结果,并对单箱多室波形钢腹板组合箱梁各腹板剪应力分布的不均匀现象的特点和原因进行研究。结果表明：集中荷载和均布线荷载的横向作用位置不同时,单箱多室波形钢腹板组合箱梁各腹板的剪应力差异显著,对称荷载作用下的单个腹板实际剪应力与横截面所有腹板平均剪应力的比值可达2.0以上,偏心荷载作用下则超过4.5,设计计算时须考虑各腹板剪应力的不均匀分布;均布面荷载作用下各腹板的剪应力可近似按均匀分布计算。根据腹板剪应力特点,提出单箱多室波形钢腹板组合箱梁的钢腹板剪应力计算应包括弯曲剪应力、扭转剪应力以及局部畸变产生的剪应力。     

波形钢腹板组合梁桥横向受力研究

该文结合波形钢腹板箱梁的受力特性,考虑了波形钢腹板箱梁横向受力产生的周边不变形的约束扭转和畸变翘曲,对波形钢腹板组合梁桥横向受力进行研究,提出了波形钢腹板箱梁横向受力计算模型;并针对波形钢腹板箱梁实桥进行了试验研究和有限元计算,验证了横向受力计算模型的有效性。对比我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中混凝土箱梁桥横向设计要求,研究表明提高横向设计弯矩系数即可实现波形钢腹板箱梁桥的横向设计安全。     

单箱多室波形钢腹板箱梁的横向受力分析

为研究单箱多室波形钢腹板箱梁桥在车轮荷载下的横向受力特点及有效分布宽度,建立了单箱单室、双室、三室波形钢腹板箱梁的有限元模型,对比分析了3种截面箱梁的横向应力和有效分布宽度的规律。通过缩尺模型梁试验,验证了有限元分析结果。通过研究发现,单箱多室波形钢腹板箱梁的横向受力可近似简化为单室箱梁,但按照目前规范计算波形钢腹板箱梁的有效分布宽度存在较大误差。利用有限元模型,研究了荷载横向作用位置、腹板中心间距、悬臂板长度、顶板厚度、波形钢腹板尺寸及类型等参数对单箱单室箱梁有效分布宽度的影响,结果表明荷载横向作用位置和箱室腹板中心间距是最重要影响因素。通过对参数分析结果进行曲面拟合,得到了单箱单室波形钢腹板箱梁的有效分布宽度计算公式;单箱多室箱梁有效分布宽度可按0.9倍的单室箱梁有效分布宽度计算。最后,以某单箱三室波形钢腹板箱梁桥为例,按照该文公式求得有效分布宽度,采用弹性框架法计算了横向单点和多点车轮荷载作用下箱梁的顶板横向应力,并与有限元模型、桥规方法计算结果进行了对比,发现:横向多点车轮加载时,忽略不同箱室有效分布宽度的差异会使横向应力计算结果偏不安全,建议采用该文提出的应力折减系数考虑此因...     

考虑温度和剪切变形的改进型波形钢腹板组合箱梁动力特性研究

为了精确分析温度效应和剪切变形效应对改进型波形钢腹板组合箱梁自振特性的影响,提出一种考虑温度效应和剪切变形效应的改进型波形钢腹板组合箱梁自振特性分析方法。综合考虑温度、剪切变形和波形钢腹板刚度修正的影响,运用应力等效原则推导出改进型波形钢腹板组合箱梁的自振频率解析公式;利用实桥ANSYS有限元分析结果和试验实测结果对自振频率解析公式的正确性进行了验证;分析了温度等效轴向偏心力变化、弹性模量变化、剪切变形效应、不同高跨比和不同宽跨比下温度效应对该桥型自振频率的影响。结果表明：温度效应对改进型波形钢腹板组合箱梁的基频影响较大,计算该桥型的基频时需要考虑温度效应的影响;波形钢腹板的剪切变形效应对该桥型自振频率的影响较为显著,从第4阶自振频率开始剪切变形的影响已超过50%;不同高跨比下温度效应对基频的影响较大,且随着高跨比的增大呈线性急剧增大;不同宽跨比下温度效应对自振频率的影响较小,可以忽略不计。研究成果可为改进型波形钢腹板组合箱梁的自振频率计算和分析提供参考依据。     

悬臂施工波形钢腹板组合梁桥施工工艺

南京长江第四大桥北接线滁河特大桥采用波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥。该类型桥是一种高效、经济、施工简便的新型桥梁形式。该类型桥恰当地将钢和混凝土两种不同材料结合起来,提高了结构稳定性、强度及材料的使用效率等。该桥的施工可为同类型桥的施工提供参考。     

悬臂施工波形钢腹板组合梁桥施工工艺

南京长江第四大桥北接线滁河特大桥采用波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥。该类型桥是一种高效、经济、施工简便的新型桥梁形式。该类型桥恰当地将钢和混凝土两种不同材料结合起来,提高了结构稳定性、强度及材料的使用效率等。该桥的施工可为同类型桥的施工提供参考。     

波纹钢腹板体外预应力箱梁混凝土块式转向装置力学性能研究

针对波纹钢腹板体外预应力箱梁结构的力学和构造特点,采用有限元分析与试验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁的混凝土块式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性。试验和有限元分析的结果吻合良好。研究结果表明,转向装置对混凝土翼缘板的局部影响集中在转向块与梁体连接的部分及附近区域内,混凝土块式转向装置的破坏由受拉区混凝土受拉破坏和环向钢筋受拉屈服引起,环向钢筋的受力表现出明显的偏心受拉构件的受力特点。     

无铺装层钢箱梁日照温度场分析

针对我国桥涵设计规范未给出无铺装层钢箱梁日照温度梯度和采用实测方法确定其温度梯度工作量大的不足,根据热传导和有限元基本原理,应用ANSYS建立了江东大桥自锚式悬索桥一段无铺装层钢箱梁三维模型,求解了其温度梯度,并经现场实桥测试,实测值与计算值吻合较好.对钢箱梁日照温度场影响因素进行参数敏感性分析,发现吸收率对温度场计算...     

波形钢腹板(钢腹杆)-混凝土组合箱抗扭承载力试验与计算

为研究波形钢腹板（钢腹杆）-混凝土组合箱抗扭特性,进行了构件的抗扭承载力试验,结果表明：混凝土底板首先出现斜向裂缝,裂缝与混凝土主拉应变垂直,顶底板裂缝呈螺旋状开展,裂缝方向与主梁纵轴线约成45°;底板出现宽度较大的主斜裂缝,钢筋受拉屈服,组合箱受扭破坏。采用有限元软件ANSYS对扭转试验构件进行了非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好。参照混凝土箱梁的开裂扭矩计算公式,建立了组合箱开裂扭矩的计算公式;应用混凝土箱梁变角度空间桁架理论,根据波形钢腹板（钢腹杆）-混凝土组合箱达到极限扭矩时可能出现三种破坏形式,建立了组合箱极限扭矩的计算公式。通过与试验结果和实桥截面有限元分析结果的比较表明,建立的波形钢腹板（钢腹杆）-混凝土组合箱抗扭承载力简化计算公式具较高精度,最大误差不超过10%,可运用于实桥计算。     

波形钢腹板组合槽形梁抗扭性能试验研究

为了研究新型结构预应力波形钢腹板组合槽形梁的抗扭性能,基于约束扭转理论,推导了波形钢腹板组合槽形梁的约束扭转翘曲应力表达式和扇形惯性矩;考虑了波形钢腹板的褶皱效应对纵向刚度的影响,计入波形钢腹板的剪切变形对约束扭转刚度的降低,得到了扇形惯性矩修正公式;最终建立了集中扭矩作用下的扭转角计算公式。完成了2片波形钢腹板组合槽形试验梁的偏载试验和3片相同梁的对称加载试验,试验表明：90 kN以内的偏载作用下,试验梁的荷载-位移曲线基本呈线性;试验梁两侧竖向位移的平均值与对称荷载作用下的竖向位移基本相同;试验梁的偏载系数位于1.2~1.3,比波形钢腹板组合箱梁增大10%左右。理论计算、试验测试和有限元分析表明：该文建立的扭转角计算公式采用修正过的扇形惯性矩进行计算,具有良好的精度。     

波形钢腹板-混凝土组合箱拱面内受力全过程试验研究

波形钢腹板-混凝土组合箱拱是一种新型的组合拱结构.进行了该组合拱模型的面内两点非对称加载试验.建立了考虑材料与几何双重非线性的有限元模型,对模型拱面内受力全过程进行了分析,有限元计算结果与试验结果吻合良好.研究表明,波形钢腹板-混凝土组合模型拱在弹性阶段的截面纵向应变满足"拟平截面假定",挠度计算中需考虑波形钢腹板剪切...     

波形钢腹板组合槽型梁剪切挠度计算方法与试验研究

为了提出适用于波形钢腹板组合槽型梁的剪切挠度的计算方法,分析了荷载作用下组合梁的受力特点和截面上的剪应力分布规律,推导了剪应变的几何方程,提出了支反力-荷载分段函数的计算模式,通过对几何方程进行积分,建立了波形钢腹板组合槽型梁的剪切挠度计算公式。该公式能够计算多个集中荷载和均布荷载同时作用下的剪切挠度,并适用于波形钢腹板组合梁的其它截面形式。通过4片波形钢腹板组合槽型梁和1片波形钢腹板组合工形梁的静载试验和有限元分析,验证了剪切挠度计算公式的准确性。试验研究表明：对于5片缩尺试验梁,不考虑剪切变形的影响,挠度值偏小约20%,而采用该文考虑剪切变形影响的挠度公式计算的理论值与实测值吻合良好。     

波纹腹板钢梁受弯稳定性研究

对于波纹腹板钢梁的稳定性从两个层次进行了探讨:弹性稳定和弹塑性稳定。其中,弹性稳定分析的重点是截面的翘曲常数,所提出的翘曲常数计算方法与其他研究者有所不同,通过有限元证明该方法具有较高的准确性,而且形式简单、应用方便。对于波纹腹板H型钢梁弹塑性稳定问题,采用大量的数值模拟,研究了不同的参数对稳定承载力的影响,包括梁的跨度、腹板波纹的波高、波纹倾斜段的倾角等。经过与有限元弹塑性稳定承载力模拟结果的对比,可以证实所提出计算方法是准确有效的,同时也比较了现有设计公式差异。