單箱三室波形鋼腹板箱梁剪力滯效應(yīng)

基于波形鋼腹板變截面形式逐步出現(xiàn),針對其剪力滯的求解,提出對波形鋼腹板變截面簡支梁橋的剪力滯的分析,利用差分法建立矩陣方程[g]{u}=[f'(x)],然后對f'(x)求解,得到u,進(jìn)而求得各個截面的剪力滯,分析其分別在集中荷載,均布荷載的作用下其剪力滯縱向分布情況,并利用有限元建立模型進(jìn)行對比分析,結(jié)果表明二者能很好的吻合。

波形鋼腹板PC組合箱梁的剪滯效應(yīng)特性分析

以單箱室的梯形截面波形鋼腹板簡支組合箱梁作為研究對象,利用能量變分法推導(dǎo)了波形鋼腹板簡支組合箱梁在均布載荷作用下的剪滯效應(yīng)計算公式,分析了箱梁混凝土的頂板和底板縱向應(yīng)力沿板跨橫向的變化,并與有限元分析結(jié)果進(jìn)行對比,其結(jié)果相吻合,證明了理論推導(dǎo)結(jié)果的正確性。

在箱梁理論的基礎(chǔ)上,根據(jù)波形鋼腹板箱梁的力學(xué)特性,對波形鋼腹板箱梁由畸變引起的翹曲正應(yīng)力進(jìn)行了研究.考慮到波形鋼腹板具有褶皺效應(yīng),把波形鋼腹板看作正交異性板,利用波形鋼腹板箱梁中各板元平面力系的平衡關(guān)系,推導(dǎo)出波形鋼腹板箱梁的畸變控制微分方程.采用彈性地基梁法解出波形鋼腹板箱梁的畸變角和畸變雙力矩,最終得到縱向畸變正應(yīng)力.通過算例對比分析相同截面的波形鋼腹板箱梁和混凝土箱梁的畸變翹曲正應(yīng)力,計算結(jié)果表明,波形鋼腹板箱梁相對普通混凝土箱梁的橫向框架剛度較小,因此由畸變產(chǎn)生的翹曲正應(yīng)力大于混凝土箱梁的畸變翹曲正應(yīng)力.

結(jié)合實際工程,采用空間有限元法分析了波形鋼腹板組合箱粱的剪力滯效應(yīng)。在分析中考慮集中力和均布力兩種典型工況,計算了不同截面位置的剪力滯效應(yīng)系數(shù)。分析結(jié)果表明,集中力作用下箱梁的剪力滯系數(shù)均大于均布力作用,跨中剪力滯系數(shù)和應(yīng)力值均較大,設(shè)計中應(yīng)給予相應(yīng)重視。數(shù)值根據(jù)分析結(jié)果對類似橋梁工程設(shè)計具有一定指導(dǎo)作用。

為了解多室箱波形鋼腹板箱梁的力學(xué)性能,采用試驗與有限元模擬分析相結(jié)合的方法對單箱三室波形鋼腹板pc組合箱梁橋的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。通過靜載試驗得到試驗梁在試驗荷載作用下的撓度曲線,邊跨跨中及中跨跨中截面頂?shù)装蹇v向正應(yīng)力分布;通過動載試驗得到試驗梁前5階模態(tài)、中跨跨中斷面最大動撓度。研究結(jié)果表明:在試驗荷載作用下,各工況實測撓度滿足規(guī)范要求;偏心荷載作用下的撓度值比對稱荷載下大30%以上,在計算波形鋼腹板pc組合箱梁活載效應(yīng)時,建議選用合理的內(nèi)力增大系數(shù)來計入偏心荷載對截面內(nèi)力的影響。各控制截面實測應(yīng)力曲線變化趨勢與有限元計算值趨勢吻合,實測值均小于計算值,且滿足預(yù)應(yīng)力混凝土橋應(yīng)力的一般要求。動載試驗表明橋面鋪裝平整,符合設(shè)計要求。

為了解多室箱波形鋼腹板箱梁的力學(xué)性能,在施工及運營階段對某單箱三室波形鋼腹板pc連續(xù)箱梁橋控制截面的應(yīng)變及標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)測。結(jié)果表明,預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后控制截面應(yīng)力及標(biāo)高與拆架后吻合。計算波形鋼腹板pc連續(xù)箱梁橋活載效應(yīng)時,應(yīng)選用合理的內(nèi)力增大系數(shù)值來計入偏心荷載對截面內(nèi)力的影響。波形鋼腹板pc連續(xù)箱梁橋中的溫度應(yīng)力超過了活載應(yīng)力,成為設(shè)計控制因素。去除溫度梯度、沉降、混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力損失等因素影響產(chǎn)生的應(yīng)力,運營階段應(yīng)力與竣工時應(yīng)力相當(dāng)。

基于波形鋼板組合箱梁獨特的受力特點,在"擬平截面假定"的基礎(chǔ)上,忽略鋼板的抗彎承載能力。對e-reissner所采用的二次拋物線形來描述箱梁翼板縱向位移沿橫向分布進(jìn)行修正,采用二次項與三次項擬合來假定。利用能量變分法對波形鋼板組合箱梁的剪力滯效應(yīng)進(jìn)行分析,得到波形鋼板組合箱梁剪力滯系數(shù)計算公式,并通過有限元數(shù)值模擬驗證了此公式的正確性。

隨著我國高速公路建設(shè)的不斷發(fā)展,一些新結(jié)構(gòu)新工藝在國內(nèi)得到了應(yīng)用和推廣,特別是波形鋼腹板組合箱梁橋已成為國內(nèi)科研、設(shè)計、施工、監(jiān)控等部門的研究重點。但該類橋梁存在剪力鍵處應(yīng)力集中的問題。鑒于此,在現(xiàn)有剪力鍵的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,以消弱應(yīng)力集中對鋼-混凝土結(jié)構(gòu)造成的不利影響。

將單箱多室波形鋼腹板箱梁等效為平面板梁模型,用剛接梁法推導(dǎo)了單箱多室波形鋼腹板箱梁荷載橫向分布系數(shù)的計算公式,并對1根單箱雙室波形鋼腹板箱梁進(jìn)行了荷載橫向分布試驗研究.研究結(jié)果表明,剛接梁法計算結(jié)果與試驗及有限元結(jié)果的誤差均小于7%,與考慮中橫隔板的有限元結(jié)果相比,偏于安全.對于有、無中橫隔板的單箱多室波形鋼腹板箱梁,均可采用剛接梁法計算其荷載橫向分布.根據(jù)試驗結(jié)果建議單箱雙室波形鋼腹板箱梁荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨的取值為:彎矩可統(tǒng)一采用橫向分布系數(shù)mc(mc為剛接梁法計算的跨中荷載橫向分布系數(shù));中梁支反力在梁端采用0.6m0(m0為杠桿原理法計算的梁端荷載橫向分布系數(shù)),l/4~l區(qū)段內(nèi)采用mc,梁端至l/4區(qū)段,呈直線形過渡;邊梁支反力可統(tǒng)一采用0.9m0.

部分波形鋼腹板箱梁橋受力特性分析——為了分析部分波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋結(jié)構(gòu)的空間力學(xué)特性，以24m+40m+24m連續(xù)梁橋設(shè)計方案為對象，用三維有限元方法分析了在豎向荷載以及預(yù)應(yīng)力作用下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形特性，并與波形鋼腹板擴(kuò)展梁理論進(jìn)行比較，討...

以李家河中橋為工程背景,采用midas有限元軟件建模,通過變化波形鋼腹板的幾何參數(shù),對該橋進(jìn)行了動力特性分析,得到了波形鋼腹板幾何參數(shù)對自振特性的影響規(guī)律,提出最佳幾何參數(shù)取值區(qū)間,并由此對李家河中橋的抗震性能進(jìn)行評定。

針對單箱三室箱形截面,假定內(nèi)室和外室的頂板、底板具有不同的剪滯縱向位移差函數(shù)以及考慮薄壁箱梁不同寬度翼板的剪滯變化幅度,應(yīng)用能量變分原理,推導(dǎo)出箱梁受橫向荷載作用下的剪滯控制微分方程和邊界條件,并得到解析解;最后通過有限單元法驗證其理論分析的正確性。

箱形組合梁由于剪力滯效應(yīng)導(dǎo)致其頂?shù)装逶跈M截面上的應(yīng)力分布不均勻,以成橋狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)整體受力分析的剪力滯效應(yīng)計算方法已有規(guī)定,但是對于頂推過程中的結(jié)構(gòu)剪力滯效應(yīng)沒有研究。本文以國內(nèi)第一座采用整體式頂推施工的大跨度波形鋼腹板pc組合梁為例,采用板殼實體模型詳細(xì)模擬了波形腹板組合箱梁的結(jié)構(gòu),計算在頂推過程中組合箱梁的混凝土頂?shù)装宓氖芰π阅?得到了頂推施工過程中混凝土頂?shù)装宓募袅禂?shù),為計算分析同類橋梁的整體受力特性提供了參考。

衛(wèi)河大橋是國內(nèi)首座應(yīng)用于高速公路的波形鋼腹板組合箱梁連續(xù)梁橋。文中介紹衛(wèi)河大橋的主梁結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力體系布置、波形鋼腹板、連接件、防腐、施工流程等的設(shè)計。

本文介紹了波形鋼腹板箱梁橋的受力特點及發(fā)展概況,對波形鋼腹板箱梁橋的設(shè)計驗算對象與內(nèi)容進(jìn)行了敘述,并且詳細(xì)介紹了波形鋼腹板局部失穩(wěn)、整體失穩(wěn)和耦合失穩(wěn)的臨界應(yīng)力計算方法,為這類橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。

介紹了大堰河橋是國內(nèi)首座波形鋼腹板組合箱梁簡支公路橋,主要闡述了大堰河橋的鋼腹板制作安裝、體外預(yù)應(yīng)力體系的施作、箱梁頂板混凝土的澆筑等關(guān)鍵工序的施工特點,以期為今后同類型橋梁的施工積累經(jīng)驗。

通過查閱文獻(xiàn),分別對波形鋼腹板箱梁抗扭的理論和試驗、結(jié)構(gòu)參數(shù)對波形鋼腹板箱梁抗扭性能的影響以及波形鋼腹板箱梁的極限抗扭承載力的發(fā)展?fàn)顩r做出歸納研究。通過歸納研究結(jié)果,指出了目前波形鋼腹板箱梁抗扭性能研究的缺失之處,為今后波形鋼腹板箱梁的抗扭性能研究指明了方向。

為研究單箱多室箱梁結(jié)構(gòu)剪力滯效應(yīng)及識別其影響參數(shù),基于箱梁剪力滯理論分析模型,采用現(xiàn)行規(guī)范查圖法和推薦公式法計算截面有效寬度的方法,系統(tǒng)分析了b/l(寬跨比)、翼緣懸臂長度等參數(shù)對箱梁剪力滯效應(yīng)敏感度。結(jié)果表明:變截面單箱多室箱梁剪力滯效應(yīng)主要受箱室寬度、懸臂長度、梁高及跨徑控制;箱梁剪力滯效應(yīng)以中跨梁段部分至支點截面次序增強(qiáng);同時分析得到跨徑與懸臂長度變化時,有效寬度折減系數(shù)的增減規(guī)律。

主要利用能量變分法推導(dǎo)出帶懸臂的單箱雙室箱梁在考慮剪力滯效應(yīng)影響下的控制微分基本方程,并對微分方程進(jìn)行求解,并通過有限元分析軟件midascivil和ansys對具體工程進(jìn)行有限元分析計算、對比驗證,得出相應(yīng)點的剪力滯系數(shù),最后對兩者進(jìn)行對比分析。

為進(jìn)一步探究單箱三室箱梁的剪力滯效應(yīng)計算方法,采用能量變分法對單箱三室箱梁的剪力滯控制微分方程進(jìn)行推導(dǎo),得到應(yīng)力表達(dá)式并計算剪力滯系數(shù)。以某簡化的單箱三室簡支箱梁為例,應(yīng)用midas/fea非線性細(xì)部分析軟件,分析集中力作用下的單箱三室簡支箱梁剪力滯效應(yīng),通過對比得到不同荷載模式作用下的剪力滯效應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明：應(yīng)用能量變分法可以推導(dǎo)單箱三室箱梁的剪力滯控制微分方程,并得到剪力滯系數(shù);不同荷載模式作用下的單箱三室簡支箱梁剪力滯效應(yīng)都符合一般規(guī)律,但各自之間有較大區(qū)別。

韓國的依爾森橋是世界上最長最寬的波形鋼腹板箱梁橋,且采用了頂推法施工。對上不構(gòu)造的跨高比、導(dǎo)梁設(shè)置、鋼腹板的彎剪應(yīng)力進(jìn)行了闡述,對頂推中的安全保證提出了建議。