剪力滞对斜拉桥中Π形主梁弯曲刚度影响分析

按实际施工动态过程分析剪力滞对Π形结合梁斜拉桥中主梁弯曲刚度的影响。基于能量变分法引入简化的剪力滞翘曲位移函数,导出一种可以考虑剪力滞与Π形结合梁弯曲刚度耦合影响的实用梁单元。该方法每节点采用两个剪力滞自由度,可以处理斜拉桥中集中弯矩引起的剪力滞位移边界条件突变和施工动态过程中荷载和剪力滞位移边界条件不断变化的问题。结合某Π形结合梁斜拉桥进行数值分析并与实测数据比较,验证了本文方法的有效性与准确性。研究表明,剪力滞效应使斜拉桥中主梁的抗弯刚度减小,且在悬臂施工阶段比成桥阶段的影响更大;相对于简支箱梁和连续箱梁而言,剪力滞对Π形结合梁斜拉桥主梁弯曲刚度的影响相对小一些,在悬臂施工阶段其对中跨的影响约为2%~7%,对边跨的影响约为3%~12%。     

压弯Π形梁剪力滞的数值解法

在截面纵向位移模式中,通过引入轴向位移以描述压弯作用下Π形梁的截面变形状态。基于能量变分法导出轴向位移、竖向位移和剪力滞位移之间相互耦合的控制微分方程组,并以通解和边界条件建立节点力与节点位移间的对应关系,从而导出压弯作用下考虑剪力滞的Π形梁单元刚度矩阵。利用ANSYS实体单元和导出的一维Π形梁单元分别对简支梁、悬臂梁和连续梁进行分析,以验证其有效性和可靠性。研究表明,在压弯作用下,由于剪力滞的影响Π形梁的轴向位移沿梁长不再按照直线变化,而随受力状态和边界条件的不同而改变;连续梁中间支座处轴向位移出现跳跃现象,跳跃方向沿轴力反向;Π形梁的剪力滞矩和弯矩有相似的分布规律,但剪力滞矩的绝对值远小于弯矩的绝对值。     

斜拉桥双边箱主梁剪力滞效应分析

斜拉桥主梁截面一般采取双边箱结构形式,截面一般较宽,存在着明显的剪力滞效应。本文分析了斜拉桥在最大悬臂施工阶段和成桥阶段主梁剪力滞效应的影响,以及通过构造措施在主梁增加纵向加劲肋后斜拉桥的剪力滞效应,得出了几点些结论,为斜拉桥的设计及施工提供了一些依据。     

考虑轴向位移的压弯Π形梁剪力滞分析

在截面纵向位移函数中引入截面轴向位移,以描述压弯作用下Π形梁截面的变形状态。基于能量变分法导出轴向位移、竖向位移和剪力滞位移之间相互耦合的控制微分方程组,求得压弯作用下Π形梁的位移解及其相应的边界条件。结合ANSYS软件,利用实体单元和导出的位移解及其边界条件分别对简支梁和悬臂梁进行分析,验证其有效性和可靠性。结果表明:剪力滞效应使得Π形梁中性轴和形心轴相互分离,截面不再绕形心轴转动;在弯曲作用下,剪力滞使简支梁截面弯曲刚度减小,悬臂梁固定端一侧1/4跨度内截面弯曲刚度减小,悬臂梁自由端一侧3/4跨度内截面弯曲刚度增加;在压弯作用下,轴向压力引起的剪力滞使简支梁梁端附近截面弯曲刚度减小,悬臂梁自由端一侧截面弯曲刚度增加。     

斜拉桥Ⅱ形主梁剪力滞影响因素分析

通过三维有限元模型对Ⅱ形梁斜拉桥主梁剪力滞特性进行了参数分析,主要考虑了预应力、桥面横坡以及小纵梁的影响,并将有限元模型结果与实桥检测数据进行了对比,验证了其可靠性.结果表明:预应力对Ⅱ形截面斜拉桥主梁轴向应力的横向分布规律有明显影响,计算中不可忽略预应力束的影响;桥面横坡也是影响Ⅱ形截面主梁斜拉桥剪力滞效应的一个重要因素,尤其是对顶板中央处的纵向正应力影响较大;在桥面板沿纵向增设小纵梁是减小剪力滞效应的一种有效方法,对于高度较小的纵梁可以显著改善应力分布.     

斜拉桥成桥状态的影响参数分析

以杭州湾跨海大桥南通航孔道斜拉桥为工程背景,采用对比分析的方法,定量分析了结构自重、临时荷载、结构刚度等因素对斜拉桥成桥状态的影响,结果表明主梁自重、施工临时荷载对桥的索力、主梁挠度,影响较大,其中临时荷载的影响尤为明显,而结构刚度的影响较小,斜拉索张拉力误差对主梁竖向累计位移和前端索力的影响较明显。     

斜拉桥π型梁桥面板剪力滞效应的优化计算方法

用能量变分法分析剪力滞作用时,一般认为截面腹板部分符合初等梁理论的平截面假定,截面的中性轴过形心轴,这种假定在箱型梁中基本适用,然而在π型梁超宽桥面板中,由于剪力滞的影响,桥面板被大大削弱,截面中性轴相对形心轴有较大偏移,在理论分析中无法忽略。文章考虑π型梁截面中性轴偏移,通过对辰塔大桥π型梁悬臂施工过程进行有限元模拟,解析解与数值解吻合良好,证实了该文的分析方法和假设是正确的,对T型梁及π型梁剪力滞效应研究提供参考。     

钻石形三塔斜拉桥主梁受力特性研究

以江苏省宜兴市范蠡大桥为例,采用空间有限元模型,研究了施工过程中大桥主梁纵向应力分布特性及剪力滞效应。研究结果显示:斜拉桥主梁纵向应力在横向分布很不均匀,与初等梁理论的计算结果有较大差异;在同一施工工况下,不同截面的纵向应力横向分布差异较大,钢锚箱附近的截面比远离钢锚箱的截面更不均匀;施工工况对截面剪力滞系数影响较大,顶板剪力滞系数在0.4～3.5之间变化,底板剪力滞系数则在0.4～1.9之间变化。     

单索面斜拉桥两阶段施工模型剪力滞效应的试验研究

以石湾特大桥的工程建设为背景,参照桥梁施工方案,制作了单索面矮塔斜拉桥的两阶段试验模型,分别对两阶段桥梁模型在预应力荷载以及预应力和竖向集中荷载共同作用下的受力特性进行了试验研究,分析了主梁的应力分布规律.同时采用空间有限元理论,建立了矮塔斜拉桥的有限元模型,计算结果与试验结果吻合较好,说明本文有限元建模的可靠性.通过试验和理论计算探讨了该桥大悬臂主梁的剪力滞效应.结果表明:两个阶段各工况对应截面的应力分布规律大致相同;主梁跨中附近截面应力比两端截面的分布要均匀;顶板的剪力滞效应明显较底板严重.     

单索面斜拉桥薄壁钢箱梁受力研究

介绍了单索面斜拉桥薄壁钢箱梁体系剪力滞后效应的研究现状,并列举了剪力滞分析方法。结合一实际斜拉桥荷载试验,分析了单索面斜拉桥体系下薄壁钢箱梁的整体受力性能,通过实测数据与有限元计算结果对比分析,结果表明:塔端位置处截面剪力滞后效应不明显,而跨中截面处主梁剪力滞效应则非常突出;实测主梁抗扭性能满足要求。     

H形截面悬臂钢梁的弹性稳定研究

引用现行规范计算悬臂梁的总势能方程，通过假设位移边界条件得出了均布荷载，集中荷载及其共同作用时H形截面悬臂钢梁弹性稳定的计算方法，且对荷载作用点位于截面不同高度的情况进行分析，得出其解析解，并据此建议H形截面悬臂钢梁的合理布置，H形悬臂钢梁稳定计算进行探讨。     

不对称塔梁固结斜拉桥钢混结合梁安装施工技术

温州鳌江四桥为塔梁固结斜拉桥,主桥采用钢主梁结合桥面板的整体截面形式,施工中根据不同工况,选择支架法原位吊袋及桥面起重机悬臂吊装方案保证了施工顺利有序进行。     

预应力混凝土箱梁桥悬臂施工阶段剪力滞效应

在预应力混凝土连续箱梁桥悬臂施工过程中,剪力滞效应对主梁结构有极大的影响。以某单箱单室和某单箱双室截面预应力混凝土连续箱梁桥为工程背景,建立FEA实体模型对悬臂施工过程进行模拟,对比分析单箱单室和单箱双室截面箱梁在挂篮、混凝土浇筑、预应力张拉工况下的剪力滞效应,并对最大悬臂阶段悬臂根部有效分布宽度与规范进行对比分析。结果表明：实测数据与有限元计算结果基本一致,验证了有限元分析的有效性;预应力张拉能够有效降低主梁的剪力滞效应;随悬臂长度的增加,剪力滞效应在悬臂端部变大且变化幅度增大;中腹板的设置能有效降低单箱双室箱梁的剪力滞效应;设计施工时按照规范计算截面有效宽度能够有效保证结构的安全,但单箱双室截面箱梁在挂篮工况下有限元计算值略大于规范计算值,在施工时应着重注意。     

П形主梁无背索斜拉桥剪力滞效应分析

以某座П形断面预应力混凝土主梁的无背索斜拉桥桥型方案为背景,采用三维实体有限元数值计算方法,分析探讨了自重恒载、活载、轴向力、预应力等荷载及其组合下的剪力滞效应问题。研究该种桥型剪力滞系数的分布规律,计算不同荷载及其组合下剪力滞系数。得到了该种桥型方案剪滞系数的一些重要结论,为该桥型方案的设计计算提供了重要的依据,也为同类桥型的剪力滞效应计算提供了参考资料。     

∏形主梁无背索斜拉桥剪力滞效应分析

以某座∏形断面预应力混凝土主梁的无背索斜拉桥桥型方案为背景，采用三维实体有限元数值计算方法，分析探讨了自重恒载、活载、轴向力、预应力等荷载及其组合下的剪力滞效应问题。研究该种桥型剪力滞系数的分布规律，计算不同荷载及其组合下剪力滞系数。得到了该种桥型方案剪滞系数的一些重要结论，为该桥型方案的设计计算提供了重要的依据，也为同类桥型的剪力滞效应计算提供了参考资料。     

铁路和公路斜拉桥施工阶段参数敏感性对比分析

文章对大跨度铁路及公路斜拉桥的施工过程进行仿真模拟,选取部分典型控制性施工阶段,分析各种影响参数对铁路斜拉桥和公路斜拉桥施工过程的影响,结果表明:结构参数变化对主梁位移影响最大,对斜拉索索力的影响很小;各种参数变化对两座斜拉桥主梁位移的影响大小排序基本一致,其中斜拉索索力对主梁位移影响最大,其次为吊机荷载和主梁温度变化,主梁刚度变化对结构行为影响很小;铁路斜拉桥主塔塔偏基本不受外界影响,公路斜拉桥主塔塔偏则受外界影响相对较大;斜拉索索力对铁路钢桁斜拉桥的影响比公路斜拉桥小,而温度荷载的变化对铁路钢桁斜拉桥的影响相对于公路斜拉桥来说要大很多。     

不同荷载形式对悬臂箱形梁剪力滞的影响

剪切变形的影响使得箱形梁的翼板中出现应力不均匀现象,尤其是悬臂箱形梁剪力滞现象.以最小势能原理为基础,推导并讨论了3种形式的荷载:集中力、梯形荷载、正弦形荷载对悬臂单箱单室箱形梁剪力滞的影响,得出考虑剪力滞效应后弯曲法向应力有较大变化的结论,对设计人员确定截面尺寸、截面配筋具有一定的指导意义.     

大跨径波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应

为了研究大跨径波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应,结合1座采用悬臂施工的大跨径波形钢腹板箱梁桥,分别建立平面杆系有限元模型和空间实体有限元模型,模拟施工过程,选取3个关键截面,研究了波形钢腹板组合箱梁桥在不同施工阶段的剪力滞效应分布规律。结果表明:大跨径波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应随着施工阶段的推移是一个动态变化过程,在悬臂施工阶段,剪力滞效应变化较快,在施工阶段后期,剪力滞效应变化缓慢;最大剪力滞效应发生在最大悬臂状态时的端部截面。     

集中荷载作用下悬臂箱型梁剪力滞效应解析分析

考虑外荷载作用为竖向集中荷载,采用狄拉克函数处理由外荷载引起的势能,建立箱梁的总势能泛函,对总势能泛函求一阶变分可以得到箱梁挠度和附加挠度的域内控制微分方程及边界条件。求解附加挠度的二阶常系数非齐次线性微分方程可以得到集中荷载作用在梁任意位置时附加挠度的一般表达式。针对边界条件为左端固定右端自由的悬臂箱型梁,结合经典梁挠度,可以得到箱梁挠度和应力的表达式。在此基础上,推导了剪力滞系数的表达式。算例分析表明:基于附加挠度定义的应力计算方法与传统解析方法和试验方法吻合良好,但是附加挠度物理意义明确,边界条件容易处理,实际中容易量测;相对于传统基于应力定义的剪力滞系数在接近零弯矩截面时剪力滞系数就有趋于无穷大的趋势,基于挠度定义的剪力滞系数能够反映沿着远离固定端截面,剪力滞效应逐渐降低的趋势。     

大跨组合梁斜拉桥装配化安装关键技术研究

宜宾南溪（仙源）长江大桥采用主跨572m双塔双索面组合梁斜拉桥,上部结构采用装配化的架设方法。为保证组合梁的钢主梁与桥面板安装控制内力、安装精度并兼顾组合梁施工效率,通过建立全桥及分段有限元计算模型,结合现场监控数据对比研究,提出了基于节段全过程内力状态和几何状态优化的上部结构安装架设控制方法。在合理控制了组合梁安装应力和安装精度基础上,通过对钢主梁与混凝土桥面板湿接缝浇筑工序和斜拉索张拉工序的优化,提高了施工效率。并将等值张拉法运用于斜拉索张拉工序,从而保证了钢绞线索力的均匀性。相关结论适用于同类型组合梁斜拉桥架设施工。