基于三维有限元的箱梁腹板剪力分配规律分析

针对单箱多室箱梁在不同支承条件、腹板数量以及腹板厚度条件下的腹板剪力分配规律问题,提出了采用Midas/FEA对单箱多室箱梁进行数值模拟的方法,提取箱梁各道腹板的剪力值并进行对比分析,得到单箱多室箱梁各道腹板所分担剪力并非均分的结果.分析结果表明:当支承条件为双支座时,剪力增大系数最大;当腹板较少时,边腹板与中腹板剪力增大系数差别较小,边腹板的剪力增大系数随腹板数量增加而增大;腹板厚度变化对剪力分配影响不大.     

基于三维有限元的箱梁腹板剪力分配规律分析

针对单箱多室箱梁在不同支承条件、腹板数量以及腹板厚度条件下的腹板剪力分配规律问题,提出了采用Midas/FEA对单箱多室箱梁进行数值模拟的方法,提取箱梁各道腹板的剪力值并进行对比分析,得到单箱多室箱梁各道腹板所分担剪力并非均分的结果.分析结果表明:当支承条件为双支座时,剪力增大系数最大;当腹板较少时,边腹板与中腹板剪力增大系数差别较小,边腹板的剪力增大系数随腹板数量增加而增大;腹板厚度变化对剪力分配影响不大.     

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。     

斜腹板箱形梁桥腹板剪力分布的空间三维有限元分析

为了研究斜腹板单箱多室箱梁在不同边腹板斜度、边界条件和箱室数量等条件下的腹板剪力分配规律,采用三维有限元分析软件对单箱多室箱梁进行数值模拟,通过后处理“局部方向内力总和”提取出箱梁各道腹板的剪力值并运用剪力增大系数的概念进行对比分析.结果表明：边腹板斜率增大,对剪力分配影响较小;支座数量的增多使得梁端支座反力在腹板中的分布更为均匀,多支座可有效降低边腹板承担剪力的比例;箱室的数量减少,可使剪力分布趋于均匀分布.     

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．     

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.     

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.     

双层荷载简支箱梁的剪力滞效应试验研究

通过对单箱三室双层交通混凝土简支箱梁模型进行试验研究,对其在上层荷载、下层荷载、上下层荷载3种不同工况的双层均布荷载作用下的剪力滞效应进行分析。结果表明：均布荷载作用下,箱梁跨中截面与1/4跨截面顶板均呈现出正剪力滞现象;在弹性工作阶段双层交通混凝土简支箱梁剪力滞效应与荷载作用大小无关,与荷载作用位置有关;荷载作用在底板引起的箱梁剪力滞效应比荷载作用在顶板引起的剪力滞效应小;当将作用在箱梁顶板的荷载一部分转移到底板时,能减小箱梁的剪力滞效应。     

多室鱼腹式箱梁剪滞效应分析

针对鱼腹式箱梁应力及剪滞效应分布状态与传统箱梁不同的问题,通过使用有限元软件进行模拟分析,研究了鱼腹式箱梁在自重荷载作用下的真实受力状态,分析了引起鱼腹式箱梁剪滞系数非常规分布的原因,并为此类箱梁的设计、建设提供了经验和参考.结果表明,在自重荷载作用下,鱼腹式箱梁剪滞效应明显;腹板的变形平衡条件不同、剪力分配不均、各腹板中性轴变化速率不等是鱼腹式箱梁剪滞系数非常规分布的主要原因.     

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.     

基于不同抛物线翘曲函数组合箱梁剪力滞

为了建立一个能够同时考虑界面滑移、剪切变形和剪力滞三重效应的组合箱梁分析理论模型,在该理论模型中,基于Newmark组合梁滑移模型引入不同幂次抛物线翘曲函数描述组合箱梁顶底板应力横向非均匀分布,推导了简支组合箱梁在均布荷载和集中荷载作用下的解析解.采用试验验证了理论模型和解析解的正确性.参数分析结果表明,随着混凝土板厚和钢梁高度的增加,在跨中腹板和顶板中部处剪力滞系数下降;当宽跨比减少时,在腹板处剪力滞系数下降,在顶板中部处剪力滞系数略增加;与均布荷载相比,集中荷载对跨中截面的剪力滞系数影响较明显;由推导公式的计算结果表明,可以忽略滑移刚度变化对剪力滞系数影响.     

椭圆曲线形连续钢箱梁桥的截面剪力滞效应研究

钢结构箱梁剪力滞效应的研究对补充桥梁规范和保证桥梁结构的安全性具有重要的实际意义．主要运用有限元法对某椭圆形钢结构连续箱梁景观天桥进行建模,分析剪力滞效应对其的影响．针对其设计的高宽比、腹板间距、横隔板个数及具体截面形式,计算了常见工况下钢箱梁上翼缘板关键位置处的剪力滞系数,对影响箱梁剪力滞效应的一些因素进行了分析和研究．     

单箱多室混凝土曲线箱梁剪力滞效应分析

结合弯箱梁桥的特点,采用空间板壳有限元法分析了在对称集中荷载及均布荷载作用下曲率半径、宽跨比等结构参数对连续宽体曲线箱梁桥剪滞效应的影响,与同类研究结果对比发现剪力滞对宽体曲线箱梁的影响更为明显．编制了供设计参考的四跨宽体连续梁桥剪力滞系数计算表,为完善现行桥梁规范中有关连续曲线箱梁剪力滞系数的计算提供了参考依据．     

简支薄壁箱梁自由振动的摄动法解析解

为研究简支薄壁箱梁中剪力滞效应对结构动力特性的影响,基于模态摄动法提出了一种求解薄壁箱梁自由振动的新方法.该方法以相同跨度等截面欧拉梁的频率和模态为Ritz基函数,将箱梁自由振动的微分方程组转化为一组非线性代数方程进行求解.对于简支箱梁,可进一步将代数方程组简化为一元二次方程,从而得到精确的特征值和特征向量.在此基础上,利用所得箱梁振动模态的解析表达式,提出了模态剪力滞系数的概念,从而建立了箱梁固有频率和剪力滞效应之间的关系.随后研究了模态剪力滞系数随跨宽比、翼板抗弯刚度和截面抗弯刚度之比的变化规律.计算结果表明:简支梁腹板处剪力滞系数最大且大于1,为正剪力滞效应;随着模态阶数的增加、跨宽比的减小和翼板抗弯刚度和截面抗弯刚度之比的增大,剪力滞效应呈现增大的趋势.     

连续曲线薄壁箱梁剪力滞效应研究

在修正翘曲位移模式的剪力滞效应研究基础上,考虑曲率半径的影响,引入曲率修正系数κN和κW,探讨曲线箱梁横截面剪力滞翘曲应力的计算方法.采用有限元软件ANSYS,选取Shell63壳单元,结合工程实例,考虑曲率半径、箱梁的宽跨比和梁高比等因素,分析曲线连续箱梁典型截面位置的剪力滞效应影响规律,研究结果表明,曲线连续箱梁的剪力滞效应受曲率半径影响较小,但箱梁的宽跨比和高跨比对剪力滞的影响较大.     

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。     

考虑剪力滞的波形钢腹板连续曲线箱梁内力求解方法

由于受到弯扭耦合效应的影响,波形钢腹板连续曲线箱梁受力情况极其复杂。为了研究波形钢腹板连续曲线箱梁的力学性能,考虑剪力滞效应和剪切变形的影响,基于能量法对波形钢腹板曲线箱梁(简称CCBG(CSWs))一次简支超静定结构的约束扭转控制微分方程进行补充修正,并结合CCBG(CSWs)简支结构进行分析验证;运用该微分方程结合三弯矩法对三跨波形钢腹板连续曲线箱梁进行内力求解,并与曲杆结构力学法、有限元分析结果进行比较。结果表明：考虑剪力滞效应和剪切变形的影响,采用该方法求得的内力结果与有限元求得的内力结果契合度较高,验证了方法的正确性;剪力滞效应和剪切变形对CCBG(CSWs)的内力存在着一定的影响,且对于多跨CCBG(CSWs)结构内力的影响更加明显。     

考虑翼板承托构造的箱梁剪力滞效应分析方法

为解决传统比拟杆法无法求解翼板变厚度箱梁的剪力滞效应的问题,推导考虑翼板承托构造的箱梁比拟杆模型和计算方法,以简支梁为算例分析比拟杆法在研究有翼板承托构造的箱梁剪力滞效应的适用性,并探讨翼板承托构造对箱梁剪力滞效应的影响.通过分析发现:采用本文提出的加劲杆面积和加劲薄板厚度等效方法可以准确分析带有承托构造的箱梁剪力滞效应;加劲杆数量确实会影响弯曲正应力的计算结果,特别是靠近腹板位置的应力,但影响并不显著;除集中支点反力附近的应力集中区域外,比拟杆法理论解与实体有限元数值解吻合良好;相比翼板等厚度的箱梁,承托的存在可以强化腹板对顶板剪切变形的约束,顶板内部水平剪力流随之减小,承托构造在一定程度上可以降低顶板的剪力滞效应.     

波纹钢腹板组合箱梁抗弯性能有限元分析

波纹钢腹板预应力组合箱梁桥作为一种新型高效的桥梁结构已经引起广泛关注.为了解决波纹钢腹板预应力组合箱梁桥的实际工作性能,通过ANSYS大型有限元计算软件,采取合理的有限元单元对此结构进行三维模拟分析,得出在"平截面假定"下波纹钢腹板预应力组合箱梁在弹性范围内其挠度值与荷载的增长呈线性关系;在集中荷载下,跨中截面的剪力滞较四分点处明显,而底板的剪力滞效应较小,表明剪力滞效应只对局部区域有影响,为工程的实际应用提供有价值的参考.