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。     

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。     

非对称钢梁截面组合框架梁端极限状态下有效翼缘宽度研究

针对工程中常用的上翼缘小而下翼缘大的非对称截面钢梁，为了得到对应的混凝土楼板的有效翼缘宽度，基于已有对于对称钢梁截面情况的研究与相应的公式，通过精细化有限元参数分析修正相关系数，在有限元软件MSC.MARC(2018)中建立精细化数值模型，识别出影响极限状态有效翼缘宽度的主要变量，包括钢主梁的上下翼缘宽度、钢横梁的上翼缘宽度。对数值算例结果进行回归分析，得出非对称钢梁截面组合框架梁梁端极限状态有效翼缘宽度的计算方法。结果表明：建议公式计算的正弯矩和负弯矩下的有效翼缘宽度均满足工程精度要求，与已有研究和规范公式对比，研究中的建议公式计算得出的相对误差和离散性均最小。     

外包钢-混凝土组合简支梁有效翼缘宽度分析

外包钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下,翼缘板中存在剪力滞后现象。为简化计算,设计中可采用有效翼缘宽度来处理。根据两根外包钢-混凝土组合简支梁试验结果,采用非线性有限元方法对有效翼缘宽度进行分析。外包钢-混凝土组合简支梁有效翼缘宽度的主要影响因素为宽跨比和厚高比,另外,荷载形式、材料强度等对有效翼缘宽度也有一定影响。有效翼缘宽度随荷载大小和沿跨度方向分布均有所变化,弹性和弹塑性阶段有效翼缘宽度大小明显不同。基于数值分析结果,提出了有效翼缘宽度的简化计算式。     

外包内翻U形钢-混凝土简支组合梁负弯矩区有效翼缘宽度分析

外包内翻U形钢-混凝土简支组合梁作为一种新型组合梁,其负弯矩区有效翼缘宽度被研究得甚少。为了探索该种新型组合梁负弯矩区有效翼缘宽度的影响因素,在本课题组负弯矩区受弯性能试验研究的基础上,采用有限元软件ABAQUS分析了有效翼缘宽度的变化规律,并针对跨中截面详细研究了荷载类型、宽跨比（bf/L0）和高厚比（h/hf）对弹性和弹塑性阶段有效翼缘宽度的影响规律。研究结果表明：不同荷载类型下,均布荷载作用下的有效翼缘宽度大于非均布荷载作用下的有效翼缘宽度;当bf/L0<0.40时,有效翼缘宽度系数β近似等于1.00且不随宽跨比变化,当0.40≤bf/L0≤1.00时,β随宽跨比的增大而近似线性减小,弹塑性阶段的β略大于弹性阶段的β,且减小率小于后者;高厚比对有效翼缘宽度的影响可以忽略。基于有限元分析结果,提出了有效翼缘宽度的简化计算公式,并与《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）中的公式进行了对比。对比结果表明：相较于《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）的计算结果,本文公式的计算结果与有限元计算结果吻合得更好;规范计算结果与另外2种方法的计算结果差别较大,偏于保守。     

大跨越钢管塔加劲节点外环板的有效翼缘宽度

合理确定加劲钢管节点外环板的有效翼缘宽度可以保证节点承载力计算结果的准确性,但相关试验研究表明:Q/GDW391—2009《输电线路钢管塔构造设计规定》中的计算方法忽视了环板厚度与主管厚度之比对有效翼缘宽度的影响。为揭示该影响规律,开展了相关的参数敏感性研究。有限元分析表明,无量纲的有效翼缘宽度随着径厚比、环板与主管厚度比的减小而减小。对计算结果归一化,提出了有效翼缘宽度的经验计算公式。最后进行了相应的验证试验研究。结果表明,采用该经验公式后,相应的节点承载力理论计算结果更接近试验结果。     

斜拉桥宽幅扁平钢箱梁有效宽度的探讨

针对斜拉桥宽幅扁平钢箱梁,研究其受力特性对剪力滞效应的影响,通过计算某钢斜拉桥主梁翼缘的有效宽度,探讨考虑翼缘有效宽度的必要性,为斜拉桥宽幅扁平钢箱梁断面的设计提供了指导。     

变翼缘宽度简支组合梁刚度及承载力研究

为确定变翼缘宽度组合梁的受力性能,本文通过有限元软件ANsYS对简支组合梁的受力性能进行了详细的分析,将变翼缘宽度组合梁的荷载一挠度曲线与等截面宽度组合梁进行对比,分析了不同跨度时变翼缘宽度组合梁的刚度和承载力变化规律,提出了刚度和承载力的简化计算公式。计算结果表明:变翼缘宽度组合梁中铜梁的塑性区为跨度的2/3;变翼缘宽度组合梁的荷载-挠度曲线处在翼缘最大宽度和翼缘最小宽度等截面组合梁之间,与翼缘最大宽度组合梁更加接近;与相同用钢量的等截面组合梁相比,变翼缘宽度组合梁的刚度和承载力均有一定程度的提高。     

竖向荷载下现浇楼盖中的梁支座截面有效翼缘宽度

为了考虑梁板协同工作对梁受力性能影响,可将现浇楼盖中的梁按T形截面进行计算分析,其首要问题是梁截面有效翼缘宽度的取值。对带现浇楼板的连续梁在竖向荷载作用下的受力性能进行非线性有限元分析,并在用试验验证计算结果可靠性的基础上,分析了板厚、梁高、梁宽、梁跨、板宽、约束条件、荷载形式、纵向裂缝等因素对梁中支座截面有效翼缘宽度的影响。分析结果表明,上述因素对梁支座截面有效翼缘宽度均有一定影响,其中以梁高、梁跨和梁宽的影响较明显。最后,对现浇钢筋混凝土弱节点框架提出了竖向荷载作用下梁中支座截面有效翼缘宽度的建议公式。     

组合框架梁有效翼缘宽度试验分析

钢与混凝土组合梁的设计和分析中,通过引入有效翼缘宽度的概念考虑混凝土翼板中剪力滞后的影响。在组合框架的试验基础上,对组合框架梁的有效翼缘宽度进行了分析,并与我国规范GB50017—2003、欧洲规范4和英国规范BS 5950计算结果进行比较。结果表明,由试验实测应变计算的有效宽度均大于规范取值,而由实测挠度反算的有效宽度均小于规范取值,规范中推荐的有效宽度值用于计算组合框架梁的变形和刚度是偏于不安全的。     

钢-轻骨料混凝土组合梁考虑滑移的有效宽度分析

利用能量变分法,分析组合梁在界面产生相对滑移后,其组合梁翼缘板有效宽度的变化规律。假定钢-轻骨料混凝土组合梁翼缘板的纵向位移沿横向分布函数模式为三次抛物线,以组合梁界面相对滑移作为未知函数,应用最小势能原理,建立控制微分方程,获得了纵向应力的闭合解。在求解混凝土翼缘板纵向应力后,可确定翼缘有效宽度。文中推导了简支组合梁在均布荷载、集中荷载及两点对称集中荷载作用下的翼缘有效宽度的计算公式。利用有效宽度的计算公式可对任意截面有效宽度进行分析。通过算例分析了简支钢-轻骨料混凝土组合梁在不同荷载作用下的有效宽度沿梁长的分布规律:考虑相对滑移影响时,无论在哪种荷载作用下,沿梁长度方向翼缘板的有效宽度基本保持不变;在均布荷载作用下,跨中处翼缘板的有效宽度最大,向支座方向略有减小;在集中荷载作用下,荷载作用位置处翼缘板的有效宽度最小,向两侧逐渐增大。     

Ultimate load analysis of thin-walled box beams considering shear lag effect

In this paper, the ultimate load of thin-walled box beams undergoing limited plastic strain is investigated with consideration of shear lag effect on the basis of the stress–strain relationship of elastic, linearly hardening materials. In the procedure, calculation formulae for strength increase coefficient, flange effective width ratio, critical values of plastic strain and shear lag coefficient are obtained for thin-walled box beams with elastic, linearly hardening materials. In addition, the relationships among the abovementioned parameters and conditions of boundary, load and aspect ratio L/2b (span length/beam width) of the box beams are established in this paper. For illustration, the numerical results of box beams under certain boundary and load conditions are presented and some conclusions are drawn which may offer references for the application of this procedure in structural design.     

Experimental study on shear behavior of box section bamboo-steel composite beams

为研究以冷弯薄壁型钢和竹材人造板通过结构胶复合而成的箱形截面钢-竹组合梁的受剪性能,以梁截面的翼缘及腹板竹胶板厚度、型钢翼缘宽度和剪跨比等为主要参数,对6根钢-竹组合箱形梁进行受剪试验,观察各级荷载作用下组合梁的应变和挠度发展,分析其破坏过程和破坏机理,研究组合梁受剪性能的影响因素,探讨钢-竹组合箱形梁的受剪承载力及变形计算方法。研究结果表明：钢-竹组合箱形梁整体工作性能优良且组合效应显著,其受力过程经历弹性和弹塑性两个阶段,具有良好的延性和安全储备;增加翼缘和腹板处竹胶板厚度可提高组合梁的受剪承载力,减小剪跨比可有效提高组合梁的受剪能力,同时适当减小型钢翼缘宽度能使梁的受剪性能进一步增强;采用所提出的组合梁的跨中挠度计算公式得到的计算值与试验值吻合较好,组合梁受剪承载力的计算公式所得结果偏于保守。     

型钢混凝土柱翼缘开孔缺损率限值及补强分析

针对建筑结构中混凝土梁截面宽度比柱型钢翼缘宽度小的情况,提出混凝土梁内主筋穿过型钢混凝土柱内型钢翼缘连续配置的超规范节点形式,探讨型钢混凝土柱型钢翼缘开孔缺损率的限值、开孔后的补强方式及计算方法等有待解决的问题。     

荷载横向变位下箱梁顶板与底板的剪滞效应分析

不同于以往荷载作用于箱梁的肋板处时剪力滞效应的研究,考虑当荷载不作用在箱梁的肋板处时顶板与底板位移及剪力滞效应的差异,对顶板与底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,通过能量变分法,研究荷载在顶板横向变位下箱梁顶板与底板的位移,应力及剪力滞效应的变化,根据对于简支箱梁受均布荷载作用下跨中剪力滞效应的计算结果,随着作用在顶板的对称荷载从对称中心向肋板处移动,顶板将经历一个产生负剪力滞效应到无剪力滞效应,再到产生正剪力滞效应的过程。而与此同时底板的剪力滞效应规律受荷载的移动的影响很小,始终保持正剪力滞效应。计算结果与有限元数值模拟结果吻合较好,验证了理论的可靠性,同时也说明当荷载不作用在箱梁的肋板处时,对顶板与底板分设不同的纵向位移差函数的考虑是正确的。     

H形梁翼缘双肋板加强式弱轴连接的抗震性能分析

提出了一种适用于工字形柱箱形节点域的H形梁翼缘双肋板加强式弱轴连接;应用ABAQUS有限元软件对标准节点、梁翼缘外侧双肋板加强式节点和梁翼缘内侧双肋板加强式节点共7个足尺计算模型进行了力学性能分析,研究了节点破坏模式、滞回特性、骨架曲线、耗能能力、塑性转动能力和延性等问题。结果表明:箱形节点域双肋板加强式弱轴连接能够有效地在梁端形成塑性铰,并且塑性铰远离节点核心区,从而实现强柱弱梁和强节点弱构件的抗震理念;梁翼缘内侧双肋板加强式节点可以达到与梁翼缘外侧双肋板加强式节点相同的抗震性能,并且改善了梁柱翼缘对接焊缝的应力;梁翼缘双肋板加强式节点的耗能能力和延性系数都有显著提高,塑性转动能力达到FEMA 267建议的0.03 rad,符合国际上对节点塑性转动能力的要求。     

混凝土梁有效翼缘宽度取值研究

指出了我国《混凝土结构设计规范》中混凝土梁有效翼缘宽度取值的问题。采用能量变分法,推导弹性状态下有效翼缘宽度的计算公式,考虑不同的支座条件下,跨度、梁肋净距、翼缘相对刚度对取值的影响,并验证了公式的准确性。提出了在不同状态下,受拉区和受压区的混凝土梁有效翼缘宽度取值的建议。