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2010年02月01日

【期刊论文】高强钢-混凝土组合梁受力性能分析

王春生, 宋天诣, 冯亚成, 徐岳

交通运输工程学报,2008,8(2) :27~33,-0001,():

摘要

为研究高强钢-混凝土组合梁中结构几何参数及材料强度对组合梁受力性能的影响,建立了14组构件在跨中两点对称荷载作用下的有限元数值模型,对其受力性能进行了分析。分析结果表明: 在承载能力极限状态下,钢梁的贡献占竖向抗剪强度约7710%;在弹性与塑性阶段,不同材料强度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为7915%和2810%;在塑性状态下,不同混凝土板横向配筋率和宽度的组合梁的跨中最小与最大挠度比值分别为6211%和5313%,不同材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率和厚度的组合梁的最小与最大纵向滑移量比值分别为2510%、4119%、6312%、7017%。可见,提高钢梁强度或增大钢梁尺寸可显著提高组合梁竖向抗剪能力;材料强度对组合梁弹性工作阶段的跨中挠度影响较小,混凝土板横向配筋率及其宽度对塑性状态下跨中挠度有较大影响;弹性工作阶段材料与几何参数对组合面滑移的影响不明显,塑性状态下材料强度、混凝土板宽度、横向配筋率及厚度对纵向滑移影响较大。

关键词: 桥梁工程, 高强组合梁, 参数分析, 抗剪性能, 挠度, 纵向滑移

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2010年02月01日

【期刊论文】带管翼缘的钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

王春生, 王艳丽, 翟晓亮, 段兰, 李宝瑞

交通运输工程学报,2008,8(6):63~69,-0001,():

摘要

为了研究带钢管混凝土上翼缘的钢-混凝土组合梁在静载作用下的抗弯性能,进行了组合梁静力试验,建立了组合梁有限元模型,进行了非线性静力变参数分析。基于钢材的理想弹塑性模型和圆形钢管约束混凝土模型,建立了正截面抗弯承载力理论分析模型。研究结果表明:新型组合梁满足平截面假定,抗弯承载力大,延性好,钢管内填混凝土与管壁无滑移;极限抗弯承载力随含钢率与钢材的屈服强度的提高而增大,管内填混凝土强度的提高对极限承载力影响不大,但可以显著提高其延性,因此,在新型组合梁设计过程中要考虑内填混凝土强度和上翼缘钢管屈服强度之间的匹配关系;极限抗弯承载力试验值与理论计算值的比值为1.07,说明理论分析模型偏于安全。

关键词: 桥梁工程, 钢-混凝土组合梁, 钢管混凝土, 上翼缘, 试验研究, 非线性分析, 抗弯承载力

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2010年02月01日

【期刊论文】基于断裂力学的老龄钢桥剩余寿命与使用安全评估

王春生, 陈艾荣, 陈惟珍

中国公路学报,2006,19(2):42~48,-0001,():

摘要

提出了基于断裂力学评估老龄铆接钢桥剩余寿命与使用安全的基本方法。根据铆接构件的疲劳破坏特征,建立了铆接钢桥简化断裂分析模型。鉴于简化断裂分析模型的不足,建立了铆接构件断裂分析模型,该模型可合理计入铆接构造、钉载等对疲劳裂纹扩展的影响。运用板壳断裂力学有限元程序,经计算回归得到了铆接构件断裂分析模型的几何修正因子公式。按铆接构件简化断裂力学模型和构件断裂力学模型,计算了浙江路桥主要杆件的剩余寿命,结果表明: 按后者计算的剩余寿命均比前者降低约35%,可见钉载、钉孔应力集中等的影响是显著的。为保证正常使用功能,简化断裂分析模型和构件断裂分析模型的超声波探测间隔分别为4、2a;若按保证主桁结构承载安全,则探测间隔已超过100a,这样的探测间隔在一般情况下已无须考虑。

关键词: 桥梁工程, 老龄钢桥, 断裂力学, 疲劳剩余寿命, 检测间隔, 断裂有限元模型

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2010年02月01日

【期刊论文】钢桥塔局部稳定试验与数值分析

王春生, 王茜, 俞欣, 任腾先, 徐岳

长安大学学报(自然科学版),2008,28(5):67~72,-0001,():

摘要

依据钢桥塔的结构形式和受力特点,设计了具有典型构造形式的钢桥塔节段模型。对模型进行了轴心受压试验,得到了构件破坏时的稳定承载力、局部失稳模态以及受力特征,揭示了钢桥塔局部失稳破坏机理,建立了钢桥塔节段的板壳有限元模型,分别进行了一类稳定和二类稳定计算。结果表明:考虑材料非线性、几何非线性以及结构初始缺陷影响的二类稳定计算结果与试验结果吻合较好;局部失稳的发生导致了结构的几何构形发生了改变,在局部变形不断增大的同时,钢桥塔壁板的轴向应变分布也由均匀变为不均匀;基于模型试验和数值分析结果,对钢桥塔的稳定性分析和设计提出了建议。

关键词: 桥梁工程, 钢桥塔, 局部稳定, 模型试验, 有限元, 稳定分析, 非线性

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2010年02月01日

【期刊论文】铝合金桥梁的受力性能

王春生, 高珊

世界桥梁,2008,(3):66~70,-0001,():

摘要

总结分析国外铝合金桥梁受力性能研究成果及设计与工程实践经验。考虑铝合金焊接热效应及较低弹性模量的影响,对铝合金桥梁的结构形式应进行合理设计;对铝合金受弯构件的稳定性能分析后,提出提高铝结构稳定性的有效措施;借鉴荷兰学者对铝合金桥梁疲劳性能的研究成果,对铝桥的构造细节及整体疲劳性能进行分析。国外研究与工程实践表明,铝合金可以安全、经济地应用于桥梁工程。

关键词: 铝合金桥梁 受力性能, 稳定, 疲劳

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2010年02月01日

【期刊论文】铆接钢桥的系统疲劳可靠度评估

王春生, 陈惟珍, 陈艾荣

中国公路学报,2008,21(5):45~49,-0001,():

摘要

针对铆接钢桥的疲劳失效特点,在建立铆接钢桥构件整体断裂力学数值分析模型的基础上,提出铆接钢桥构件、结构系统疲劳断裂可靠性分析模型。基于Monte Carlo算法,编制用于铆接钢桥系统疲劳可靠性分析的大型程序。将铆接钢桥系统疲劳可靠性分析模型应用于浙江路桥的系统疲劳可靠度评估,概率剩余寿命评估结果表明: 若按保证桥梁的正常使用功能,超声波探测间隔为1.5年,该值要比按构件简化断裂力学分析模型计算的系统探测间隔(4年) 短,可见铆接构造、钉载等对概率疲劳寿命的影响是显著的。

关键词: 桥梁工程, 铆接钢桥, 概率断裂力学, 系统疲劳可靠度, Monte Carlo算法

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2010年02月01日

【期刊论文】钢桥塔的塔形力学特性分析

王春生, 黄本才, 俞欣, 张子华, 徐岳

长安大学学报(自然科学版)2007,27(4):46~51,-0001,():

摘要

采用空间梁单元建立了几种典型钢桥塔的数值分析模型,对不同塔形进行静力和稳定分析,得到了不同塔形、相同塔形采用不同构造的静力和稳定特性。分析结果表明:不同塔型、构造对索塔的稳定性具有显著影响,在抵抗面内失稳、扭转失稳的能力方面,倒V形、A形桥塔具有明显优势;H形桥塔随横梁的上移,其抵抗面内失稳和抗扭转能力明显增加;对于A形桥塔,横梁的上移,降低了抵抗面内失稳能力;可以根据工程要求选择不同塔形。将采用空间梁单元进行第二类稳定分析得到的极限承载力与采用板壳单元分析模型得到的结果进行了对比。结果表明: 局部失稳比整体失稳早先发生,局部失稳控制钢桥塔的设计;在稳定极限承载能力状态下,两种模型计算得到的桥塔应力分布规律接近,两者进入塑性区域的位置基本一致。

关键词: 桥梁工程, 钢桥塔, 塔形, 有限元模型, 静力分析, 第一类稳定, 第二类稳定

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