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。     

Analysis of free vibration characteristic of steel-concrete composite box-girder considering shear lag and slip

Based on Hamilton principle,the governing differential equations and the corresponding boundary conditions of steel-concrete composite box girder with consideration of the shear lag effect meeting self equilibrated stress,shear deformation,slip,as well as rotational inertia were induced.Therefore,natural frequency equations were obtained for the boundary types,such as simple support,cantilever,continuous girder and fixed support at two ends.The ANSYS finite element solutions were compared with the analytical solutions by calculation examples and the validity of the proposed approach was verified,which also shows the correctness of longitudinal warping displacement functions.Some meaningful conclusions for engineering design were obtained.The decrease extent of each order natural frequency of the steel-concrete composite box-girder is great under action of the shear lag effect.The shear-lag effect of steel-concrete composite box girder increases when frequency order rises,and increases while span-width ratio decreases.The proposed approach provides theoretical basis for further research of free vibration characteristics of steel-concrete composite box-girder.     

考虑滑移和剪力滞的组合梁斜拉桥徐变分析

基于位移法,考虑纵向滑移及剪力滞的影响,结合Newmark几何模型和三次广义剪力滞位移分布模式,推导适用于钢-混组合结构的有限元平面梁单元模型.结合Kelvin复合黏弹性徐变模型,分析复杂桥梁结构.研究表明,混凝土桥面板中因存在徐变,成桥后结构将产生内力重分布,对桥梁后期的正常营运造成严重影响.对九江重建组合斜拉桥进行徐变分析,计算与实测结果吻合,验证了本方法的可行.     

Nonlinear finite element analysis of steel-concrete composite beams

Design criteria proposed by presentcodes for steel-concrete composite beams are required to satisfy bothultimate and serviceability limit states. To check thelatter, a correct assessment of creep and shrinkageeffects on stress and deflection response is very impor-tant. If the internal force redistribution caused byshrinkage and creep of concrete is not taken into fullconsideration, normal use and safety of the structuremay be affected.The adverse effect of shrinkage and creep in con-crete on …     

剪力滞后效应对固支及悬臂箱梁自振特性影响的研究

应用能量变分原理,考虑箱梁剪力滞后效应的影响,推导出了箱梁的弯曲振动方程及自然边界条件,据此得出固支及悬臂箱梁的固有频率方程.作为算例,应用MATLAB软件对一固支及悬臂箱梁的固有频率方程进行求解,并根据算例得出的数值结果,对由于剪力滞后效应对箱形梁结构自振特性的影响进行了讨论,得出一些有价值的结论.     

预应力钢-混凝土组合梁抗震性能试验研究

对普通钢-混凝土组合梁的钢梁和混凝土板施加预应力,即形成了预应力钢-混凝土组合梁.基于5根梁的低周反复荷载试验,对预应力钢-混凝土组合梁的破坏形态、滞回曲线、变形恢复能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能进行了较为系统的研究,重点探讨了预应力度和剪力连接程度对其抗震性能的影响.研究表明,预应力钢-混凝土组合梁具有良好的抗震性能.     

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.     

集中荷载作用下简支钢—砼组合梁受剪承载力计算

基于钢-混凝土组合梁竖向抗剪试验,探讨了组合梁中钢梁承担的剪力,总结了组合梁受剪的特点,分析了剪跨比、钢梁截面尺寸、混凝土翼板截面尺寸和抗剪连接程度等因素对组合梁受剪承载力的影响。采用叠加法,提出了组合梁受剪承载力计算公式,该公式物理意义明确,简单实用,与试验结     

钢-混凝土组合梁截面刚度的分析

建立了考虑钢梁与混凝土板之间的滑移效应以及截面的塑性发展对钢-混凝土组合梁截面刚度影响的组合梁刚度计算模型,进行了理论推导.应用偏心板单元和偏心连接单元编制了钢-混凝土组合梁非线性有限元分析程序NACB2.0,利用NACB2.0及ANSYS进行了组合梁非线性分析,计算了组合梁在各级荷载下的挠度值,确定了组合梁的弹性截面刚度和塑性截面刚度,得出了截面刚度计算公式,并与规范中的换算截面法和现有的试验结果进行了对比.结果表明:滑移效应及塑性发展在一定程度上使组合梁的截面刚度比按照换算截面得到的刚度低,不可忽略;理论分析和推导与试验结果吻合很好.     

钢-砼组合桥梁中栓钉连接件的计算

国内已将钢砼组合梁的实践应用从建筑扩展到桥梁方面,本文就其栓钉连接件受静荷及动(疲劳)荷载的设计计算做了简要论述并附以计算实例.     

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。     

箱梁剪滞效应分析样条有限点法

为了研究箱梁剪滞效应,以能量变分法为基础提出一种箱梁剪滞效应分析的样条有限点法.对箱梁底板、顶板及悬臂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纵向位移沿梁宽的分布函数,导出相应广义刚度矩阵和广义荷载列阵.分析了简支梁在均布荷载和跨中集中荷载条件下的剪力滞效应,与相应的试验结果和有限元数值模拟结果对比,验证了该方法的有效性和可靠性.     

单层单跨组合梁钢框架刚度的分析

为研究竖向荷载作用下单层单跨组合梁钢框架的刚度,将组合梁钢框架中的梁简化为阶梯形变截面梁,进行参数确定;应用试验值验证ANSYS有限元程序分析组合梁钢框架的可行性,利用此程序进行组合梁钢框架的非线性分析,确定了组合梁钢框架在竖向荷载作用下的负弯矩区长度参数,从而建立了该组合梁刚度计算模型.采用等效原理,确定出竖向荷载作用下单层单跨组合梁钢框架的等效刚度计算公式,给出工程设计时刚度取值的建议,并与有限元分析结果进行了对比.结果表明:理论分析和推导与ANSYS有限元分析结果吻合很好.     

鱼腹式钢箱梁横向剪力滞效应分析

为了揭示鱼腹式钢箱梁剪力滞系数分布规律和结构参数对钢箱梁剪力滞效应的影响,通过使用有限元分析软件Midas/civil建立鱼腹式连续钢箱梁空间板壳模型,系统分析了鱼腹式钢箱梁在均布荷载、集中荷载和偏载作用下的剪力滞系数横向分布规律和纵向加劲肋厚度对剪力滞效应的影响.结果表明:在均布荷载、集中荷载和偏载作用下,鱼腹式钢箱梁剪力滞效应明显,不同截面同一位置剪力滞系数不同;通过适当地增加顶板加劲肋的厚度,可以使剪力滞系数明显下降,降低了剪力滞效应.     

两边连接钢板剪力墙与组合剪力墙抗剪性能

采用ANSYS有限元程序对两边连接钢板剪力墙与钢板组合剪力墙进行数值模拟分析.研究了不同高厚比下两边连接钢板剪力墙与钢板组合剪力墙抗剪静力性能的区别,分析了两种剪力墙的受力机理和破坏模式.结果表明:高厚比λ是影响两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能的主要因素;高厚比较大的剪力墙所需要的能够完全限制钢板出平面方向位移的混凝土板厚度较小;预制混凝土板的存在改变了剪力墙钢板的受力模式,对薄钢板剪力墙尤为明显,钢板由拉力带承担水平荷载改变为截面受剪承担水平荷载.     

连续刚构箱梁剪力滞效应分析

以靖远黄河大桥这一五跨连续刚构箱梁桥为工程背景,运用当量截面法计算靖远桥的剪力滞系数。分析其简化计算,将结果与ANSYS分析结果进行比较。     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.     

钢-混凝土组合箱梁底板局部屈曲失稳分析

针对钢-混凝土组合箱梁负弯矩区底板在受压状态下的力学性能,建立箱梁底板在受压作用下的局部稳定性计算模型.通过对一般箱梁底板在受压作用下的局部稳定性计算和对箱梁底板焊接栓钉并浇筑一定厚度的混凝土板的局部稳定性的计算进行对比分析.结果表明:在受压状态下现浇混凝土板可以有效防止发生局部屈曲失稳,降低箱梁底板的应力,提高弯矩区混凝土梁的极限承载能力.