具有钢翼缘的波形钢腹板的面内刚度计算

针对波形钢腹板与混凝土板的连接形式,通过有限元模拟分析,提出对于具有钢翼缘的波形钢箱梁应考虑其腹板面内刚度的必要性。通过对国外已建34座波形钢腹板箱梁桥的腹板进行统计分析,得出波形钢腹板面内刚度受波形腹板的腹板高度与腹板厚度比值的影响较大的结论,并引入“有效宽度”的概念,提出了能包罗常用波形腹板有效宽度的简单有效的面内刚度计算公式。     

体内预应力波形钢腹板组合梁预应力导入效率研究

研究一种新型的体内预应力波形钢腹板组合梁的预应力导入特性。通过设置一种钢包混凝土构件,在波形钢腹板组合梁下翼缘引入体内预应力,设置的波形钢腹板使预应力更大限度地导入上、下翼缘,形成一种新型体内预应力波形钢腹板组合梁。提出的新结构与现有的波形钢腹板组合结构对比,受力性能大幅改善,梁体重量显著降低,避免了体外索的频繁更换。基于卡氏定理,根据波形钢腹板组合梁截面刚度协调特性,推导波形钢腹板的预应力导入效率计算方法,并针对提出的新型体内预应力波形钢腹板组合结构开展预应力导入效率数值分析,通过理论计算结果与有限元对比,发现两种方法获得的导入效率系数变化一致,验证了该文提出的反对称波形钢腹板的预应力导入效率计算方法。     

考虑腹板剪切变形的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应分析

在波形钢腹板组合箱梁中,剪力主要由波形钢腹板承担。由于波形钢腹板的抗剪刚度比混凝土腹板有较大程度的降低,波形钢腹板会产生较大的竖向剪切变形。为此,基于能量变分法建立了考虑腹板剪切变形的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应分析方法。通过试验对该理论分析方法进行验证,并基于该理论分析方法研究波形钢腹板剪切变形对剪力滞效应的影响。同时,基于该分析方法提出了采用影响线最不利加载方式进行相关规范中规定的汽车荷载作用下的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析。结果表明：考虑腹板剪切变形的分析方法与试验结果吻合度良好;波形钢腹板的剪切变形有利于减轻三跨连续梁正弯矩区的剪力滞效应,即考虑腹板剪切变形后翼缘有效宽度系数值更接近于1。     

局部锈蚀影响下钢箱梁腹板剪切屈曲分析

为分析局部锈蚀钢箱梁腹板在纯剪荷载作用下的屈曲特性,对不同翼缘宽度、厚度、腹板宽高比和锈蚀体积损失(DOPV)影响下的腹板剪切屈曲强度进行了有限元计算,并基于工字钢梁腹板屈曲强度计算式,得到了钢箱梁腹板剪切屈曲系数计算式;提出了能衡量钢箱梁锈蚀腹板剩余强度的系数η,拟合了局部锈蚀钢箱梁腹板剪切屈曲强度的计算式。     

波形钢腹板-钢管混凝土翼缘组合梁桥疲劳性能的多尺度有限元分析

对波形钢腹板-钢管混凝土翼缘组合梁进行了多点约束界面连接及多尺度有限元建模,通过计算分析和理论公式对比,验证了疲劳寿命预测精度和计算分析效率。采用多尺度模型对波形钢腹板钢管翼缘连接部位应力特性进行了分析,比较了波形角以及波形转角曲率半径与波形高度比值对连接部位应力特性的影响。结果表明:采用多尺度模型可在不影响疲劳寿命预测精度的前提下,较为有效地提高波形钢腹板 钢管组合梁疲劳分析的计算效率,其计算分析时间比精细化模型可节约28.9%,而寿命预测相对误差可控制在2%以内;对于梁结构建模,采用多尺度模型计算分析时间比精细化模型可节约40.7%,而寿命预测相对误差可控制在5%以内;多尺度模型模拟连接部位主应力分布规律与精细化模型一致,最大主应力值相对误差在5%以内;该方法可较好地实现对波形钢腹板与钢管混凝土翼缘连接部位不利应力状态的模拟,可为波形钢腹板 钢管混凝土翼缘组合梁的相关疲劳损伤分析提供参考。     

考虑腹板剪切变形的波形钢腹板组合梁翼缘有效宽度计算方法

波形钢腹板组合梁在竖向荷载作用下会产生较大的腹板剪切变形,从而影响梁的内力分布和剪力滞效应,但目前针对该类型梁的剪切变形还缺乏理论研究。为此,首先在等高度波形钢腹板组合梁剪力滞效应分析方法的基础上推广至变高度梁,然后借助该方法以一等高度连续梁为对象,计算了欧拉梁理论、铁木辛柯梁理论、实体有限元3种不同内力解情况下的翼缘有效宽度系数,并与有限元法验证结果进行了对比。结果表明,采用实体有限元内力解时精度最高,其次为采用欧拉梁内力解,铁木辛柯梁内力解精度最低。最后以一变高度连续梁为对象,研究了欧拉梁理论与铁木辛柯梁理论内力解情况下的翼缘有效宽度系数,结果表明,腹板剪切变形对变高度梁翼缘有效宽度影响不大。     

波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应研究

波形钢腹板组合箱梁由于其力学性能和经济性能比普通箱梁优越而正被广泛地使用,本文介绍了计算波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞系数的能量变分法,用有限元分析软件ANSYS进行了波形钢腹板组合箱梁桥的建模,并采用能量变分法的结果加以验证。结果表明采用有限元法模拟波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应效果较好,分析了波形钢腹板组合箱梁桥横桥向和纵桥向剪力滞系数的变化规律。     

波形钢腹板-钢管混凝土翼缘组合梁的受弯性能分析

为研究波形钢腹板-钢管混凝土翼缘组合梁受弯性能,推导其在弹性和塑性状态下理论计算公式,建立了钢管混凝土翼缘刚度相关参数。利用有限元分析,对此类构件的受弯承载力进行了模拟计算,分析了钢管管壁上应变集中特性规律。结果表明:波形钢腹板高度及钢管混凝土翼缘刚度相关参数(钢管管壁厚度)对减小弹性阶段组合梁跨中截面薄弱位置应变,最大可使应变减小59%;组合梁截面含钢率对于提高其受弯承载力影响显著,最大可提高78%;有限元模型结果与试验和理论结果拟合较好,所采用的材料本构模型及边界条件假定可较好地反映此类组合梁的弯曲受力性能,理论方法能有效预测管壁纵向应变值。结合有限元分析结果,对跨中附近波形转角处的钢管管壁应变集中与波形角关系进行了分析,结果表明计算时需要引入与波形角有关的应变集中系数,以合理预测跨中附近波形角部位的应力集中。     

单箱多室波形钢腹板箱梁偏载系数参数分析

通过建立三跨连续的单箱双室波形钢腹板箱梁桥模型,采用精细化的ANSYS空间网格划分,研究箱梁宽跨比、翼缘宽跨比、横隔板位置、波纹形状、波形钢板厚、波形钢板高度等参数对多室波形钢腹板箱梁应力增大系数和位移增大系数的影响,探究其对偏载系数的敏感度,并与理论分析方法进行对比。结果表明:应力增大系数与位移增大系数的变化规律有差异,中跨的偏载系数值要略大于边跨,宽跨比、横隔板位置、腹板厚度与应力增大系数呈正相关,翼缘宽跨比、横隔板位置、腹板高度与位移增大系数呈正相关,偏载系数对波形钢腹板相关参数的敏感度较低。     

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。     

横隔板对波形钢腹板组合梁翼缘有效宽度影响研究

为研究横隔板对波形钢腹板组合梁翼缘有效宽度的影响,通过有限元法研究横隔板厚度对截面翘曲变形的影响,以及跨间横隔板对组合梁翼缘有效宽度的影响。针对支点处横隔板,提出在波形钢腹板组合梁剪力滞效应微分方程的基础上,通过引入广义位移函数边界条件,计算其对翼缘有效宽度影响的方法;并与有限元法、不考虑横隔板作用的分析方法以及基于单广义位移函数的分析方法进行对比。结果表明:横隔板对截面翘曲变形的约束能力随着横隔板刚度的增加而增强;横隔板对组合梁翼缘有效宽度的影响仅存在于横隔板位置附近,而通常情况下,跨间横隔板厚度较小,可不考虑其影响;所提方法得到的组合梁翼缘有效宽度与有限元结果吻合良好,与另外两种方法相比具有更高的精度。     

基于余弦翘曲位移函数的箱梁剪力滞效应研究

运用ANSYS有限元分析软件建立试验梁空间有限元模型,对波形钢腹板部分斜拉桥的剪力滞效应和有效分布宽度进行参数分析;建立全桥空间有限元模型,并对全桥进行受力分析,整体模型采用线性静态结构分析模块进行模拟,分析其在试验荷载下各测试截面箱梁翼缘板纵向应力的分布,并取主要控制阶段进行波形钢腹板部分斜拉桥的剪力滞系数研究,从而验证箱梁截面弯曲应力理论计算结果与有限元模型所得数值解能够较好的吻合,验证理论方法的可靠性。     

波形钢腹板箱梁桥的剪力滞效应分析

文章采用能量变分法与有限元法对波形钢腹板箱形梁桥的剪力滞效应进行了分析,推导了求解剪力滞系数的公式,并且对影响剪力滞效应的因素(桥梁宽跨比、顶板厚度、悬翼比等)进行了有限元分析计算。计算结果表明:宽跨比对波形钢腹板箱梁桥的剪力滞效应影响最为明显,而悬翼比和顶板厚度影响较小,可以不作考虑,此研究成果拟为该类桥梁的设计提供参考。     

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。     

加劲肋对波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能影响研究

通过MIDAS FEA建立波形钢腹板组合箱梁的有限元模型,研究了加劲肋的宽度、厚度、布置的数量以及布置方式对波形钢腹板组合箱梁抗扭性能的影响。结果表明:波形钢腹板插入加劲肋可以对波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能有较大提高;增大加劲肋的板厚、板宽以及增大加劲肋布置的数量可以提高波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能;相同宽度、高度、厚度的波形钢腹板加劲肋,采用双面布置会降低波形钢腹板组合箱梁的抗扭性能。     

预应力作用下波形钢腹板箱梁的轴向力效应研究

波形钢腹板箱梁桥的腹板沿纵向具有褶皱效应,因此能够提高预应力的施加效率。为了明确所提高的预应力效应的程度,利用有限单元法对相同截面尺寸的波形钢腹板箱梁和混凝土腹板箱梁施加相同的预应力,对产生的轴向应力进行对比分析。结果表明：预应力引起的波形钢腹板箱梁轴向应力与混凝土腹板箱梁轴向应力的比值k和混凝土箱梁截面面积与波形钢腹板箱梁有效截面面积的比值η接近。     

波形钢腹板PC箱梁静载试验及分析

以某波形钢腹板PC箱梁作为研究对象,采用Midas Civil有限元软件对波形钢腹板PC箱梁建模计算。对比分析了波形钢腹板PC箱梁在汽车试验荷载作用下各参数实测值和计算值,以此来对桥梁的工作现状和受力特性进行评定。     

连续箱梁翼缘有效宽度的概念及应用

阐述了剪力滞的基本概念，分析了影响箱梁翼缘有效宽度的因素，探讨了工程中箱梁翼缘有效宽度的计算及应用，以完善箱梁翼缘有效宽度的计算，从而做出更好的设计。     

公路波形钢腹板钢-混组合箱梁振动特性的影响参数

为了研究结构参数对波形钢腹板钢-混组合箱梁振动特性的影响,文章以某波形钢腹板组合简支梁为工程背景,利用ANSYS有限元软件建立了波形钢腹板钢-混组合箱梁的三维模型,采用理论公式对有限元模型的正确性进行了验证,随后,分析了波形钢腹板的类型、钢底板的厚度以及波形钢腹板的厚度对波形钢腹板钢-混组合箱梁振动特性的影响。研究结果表明:波形钢腹板的类型对波形钢腹板钢-混组合箱梁振动频率的影响较小,可以忽略不计,波形钢腹板钢-混组合箱梁振动频率随波形钢腹板的厚度和钢底板的厚度的增加而增大,该研究为波形钢腹板钢-混组合箱梁的合理设计和振动频率的计算提供有利的参考依据。     

基于有限元模拟混凝土徐变对预应力组合箱梁的影响研究

以某桥梁工程为例,分析了长期荷载作用下混凝土收缩徐变对波形钢腹板预应力组合箱梁的影响.采用有限元软件Midas/FEA3.70进行建模,通过Midas/FEA中的时间依存材料来定义混凝土的收缩徐变系数,分析了长期荷载作用下混凝土收缩徐变对波形钢腹板预应力组合箱梁挠度和内力重分布的影响.得出以下结论:长期收缩徐变对挠度的...