赵虎毕业设计英文翻译.pdf

CHANGSHACHANGSHACHANGSHACHANGSHAUNIVERSITYUNIVERSITYUNIVERSITYUNIVERSITYOFOFOFOFSCIENCESCIENCESCIENCESCIENCE Marx2 1936 Nutt3 1988 对相关的公路桥梁轮载分布已完 成 然而 这些研究只是在有限的范围 本文的目的是对中小跨径简支组合多纵 梁钢桥 车轮荷载的分布 来考虑以下系数的影响 桥的倾斜角度 跨度 桥梁 宽 加载的行车道 间距和中间跨框架刚度 以及轴承的约束力 为了实现这一 目标 进行了36 座多纵梁桥梁的参数分析 在研究的三个主要参数为倾斜角 跨度长度 L 总桥面板宽 W 斜角度为0 20 40 60 的跨度分 别为75 100和125ft 道路宽度分别为三个36ft 的双车道 54ft 的三车道 以及 63ft 的四车道 图1显示了该组中的双线桥曲线截面 此外 桥梁调查有以下特点 1 桥面是复合的 根本的支持 1Prof of Engrg TheOhio State Univ Columbus OH43210 ZAsst Engr Manna ConsultantsInc San Francisco CA 3Grad Res Assoc TheOhio State Univ Columbus OH Note Discussion open until July 1 1993 Toextendtheclosing date one month a written request must be filed with the ASCE Manager of Journals The manuscript for this paper was submitted for review and possible publication on January 10 1992 This paper is part of the Journal ofStructural Engineering Vol 119 No 2 February 1993 9ISSN0733 9445 93 0002 0399 1 00 15perpage PaperNo 1524 图 1双车道断面 2 对于100ft 125ft 跨度桥梁 是焊接板桁梁 并为75ft 大跨度桥梁 他们 是宽翼缘工字梁 3 顶板板有一个恒定的8 5in 厚度 混凝土 S 级正常重量 f c 4500磅 4 同样的纵梁间距为9ft 梁轴心到轴心 这个间距被选中 是因为它代表着 在这个桥型采用最间距平均水平 5 X 型中间作出的 L3 3 5跨框架 16英寸的单元使用 其轴心到轴心间 距为12英尺或25英尺6英寸或0英寸 6 大梁上支在铸钢摇枕 摇臂轴承 7 人行道势必1 5英尺宽新泽西反射式护栏 桥还应该是在主要公路 因 此并没有遏止型人行道 8 钢框架的所有单元都是由高强度低 aUoy 钢 M270 等级50 背景资料背景资料 没有研究已进行了四轮荷载分配系数的简支多咬合工字钢梁桥 新标记 1948年 的研究导致了 AASHTO 标准规格在车轮荷载分配系数 S 5 5 1989 为桥面板内部大梁上梁桥 S 指定梁在脚间距 这些研究范围有限 并不包括 复合材料和斜交桥的行为 陈 1953 所使用的有限差分法来分析没有复合材 料的多钢板简支斜梁桥 如与主梁和跨长度和倾斜角度的不同层面间距被列入计 算梁跨中弯曲力矩 桑德斯和埃勒比 1970 提出了若干重大修改的轮载分布 在公路桥梁 然而 在他们的研究计划 斜交桥不包括在有系统的方式 Marx Khachaturiian and Gamble 1986 车轮荷载简支斜板和 预应力主梁桥分布开 发的设计准则 在这项研究中 板和预制 预应力的 I 梁桥是由三维有限元方 法 其中板是由 九节点拉格朗日型薄壳等参元素 为蓝本进行了分析称为 QLSHELL 和大梁被模拟采用 偏心等参梁单元 之称 QLBEAM 外壳和梁单元连 接在一起也加入了他们的重心刚性链接 Nutt et al 1988 分析了多主梁复合 钢桥梁用 等效正交异性板和肋板的模式 在以往的研究 桥梁支座不认为是在 其实际位置 他们被认为是在梁重心或在板的加劲肋的重心之一 这些研究没有 包括帧之间的交叉和大梁在桥面系统空间行为互动 也没有考虑加劲效果所造成 的制约力在轴承 El All 1986 所有 1986 所使用的 SAP IV 有限元程序 SAP IV 1974 年 分析了车轮荷载斜多纵梁钢的复合桥梁分布 在他的研究后 Bishara 的 1986 离散方案 一个 I 型梁被分成两个 T 形梁单元 并在法兰的重心集中在 这些系数的弹性性能 这两个系数是进一步连接梁由梁单元组成的桁架结构 顶 梁元素 也被另一桁架体系的桥面板板单元连接 在 El Ali 的研究中 分别计 算内力在每个 I 型的组合截面形心比较所产生的弯曲与 AASHTO 标准值的时刻 此过程是非常漫长的 特别是在斜交桥 只有四个四车道的桥 一个斜角度0 20 40 60 137英尺跨度组成进行了分析 这项研究 E1 Ali 认为 活载弯 矩减小 当倾斜角增大 和活载剪切力似乎并不随斜度 一般来说 厄尔尼诺阿 里的弯矩值比当前 AASHTO 标准程序获得使用的低 并且由于其调查范围有限 没有表达他的调查结果制定了发展 离散方案离散方案 在这项研究中 利用 ADINA 有限元程序 ADINA 的 1984年 更广义离 散计划 将其视为一个三维系统的桥面 与实际位置放置在其轴承采用 在这个 方案中 所有的元素被视为线性弹性 每个钢工字钢分为三部分 两个翼和结网 每个法兰与建模 在法兰的重心集中其属性 isobeam 梁单元 每个翼是模拟了 一个异构梁同在翼梁的重心集中其属性的元素 每个翼是模拟了一个异构梁同在 翼梁的重心集中其属性的元素 在结网是模拟了四个中间表面节点壳单元 每个 中间表面节点有六个自由度 该网结筋的部份是以横向桁架元素 该板是由三个 节点模型薄板三角形单元 每节点有六个自由度 一个板块的刚度矩阵元素构造 叠加在当前局部坐标系的弯曲和膜部分 为了满足相容性复合行为 约束命令指 定一个高刚性的元素是假设所有顶级之间的梁单元质心和他们上面的甲板顶板 板单元板的重心 图 2显示了离散复合 I 型纵梁的典型元素 中间两帧和结束帧是模拟的跨梁 单元 不同的是中间两帧 这是主梁垂直放置 结束跨径在梁 平行于桥台背墙 坐落结束 类似 El Ali 的离散方案 每个轴承被假定为在梁单元质心位置 代 表了大梁底部翼 指定的自由边界条件 无论是固定或释放六度 被分配在每个 轴承位置 无枕木轴承旋转只对全球的 Y 轴垂直于梁纵向轴 摇臂轴承是对自 由旋转的方向平行 Y 轴移动到梁纵向轴线 图 3显示了一个离散的两车道75英 尺跨度桥梁等轴测视图权利 线弹性条件下 应力成正比 在梁的弯矩 因此 而不是从个人计算连续梁 元素的瞬间 最大在底部法兰极端纤维强调从取得的成果有限元计算被选为轮载 荷分布系数的大梁 并比较它们与那些目前 AASHTO 标准 1989年 规格 极 端纤维拉伸应力可以很容易地从内部力量得到用 Ff F M MsM 性接触者 在 底部翼梁元素 在其中 F 轴力沿简支梁桥的底部翼轴底平面 F 剪切力在垂 直方向上行事 F 为剪切力在横向 水平 方向行事 M 在一个平面上的正 常与梁的轴线重合扭矩 目前的 M 约垂直轴 和 M 关于横向水平轴的力矩 剪切和扭转忽视的影响 在底部翼底面正应力的 FB 可以评估从底部翼面翼的底 部 其中为 y 质心的距离 A 面积底部翼和 I 有关其形心轴的转动惯量 然 而 调查的36个桥梁 包括力矩 M 不影响超过3 由此产生的压力 图 4显 示了极端的变化沿光纤的一个75英尺的双线右两个 AASHTO 标准 HS 20 44卡车 装载梁跨度桥梁内部的压力 在这个数字感兴趣的是横向约束在固定的 支撑 轴承明显的作用 实验验证通过的实验验证通过的离散方案离散方案 为了测试通过的离散方案的有效性 它是在一个137英尺分析方法简支多片 梁 59 5 斜交桥 帕森斯大街桥 法兰克福机场70 0591 在美国俄亥俄州哥 伦布市 这是测试使用的六转储重整轴重卡车 图 5显示了被测试桥跨中截面 图 6显示了测试车的尺寸 图 7显示了在测试过程中对大桥的卡车司机的位置 上的每个座位的货车 标志是字母 O 表1列出了六辆卡车的车轴荷载试验 表2 显示了使用应力场测量电阻应变计贴在信中所标明的各点的桥梁的梁拱腹五在 图7 有限元之间的结果和实测结果的平均比率为1 08 分析了约8 高于实 测值 这可能是由于该轮载作为集中荷载在分析事实讲治疗 而在实际测试时混 凝土强度可能比4000磅承担较高设计强度 加载方案加载方案 提出了若干试验 以获取最大应力在使用标准的 HS 20 44梁 每通道一个 如表3所示 由于本研究认识到 一个复合桥面作为一个三维结构 以上两线的概率在这 样的方式来产生一个梁的最大弯矩同时被加载而减少的行车线数目超过两个 目 前的设计过程 但是 不要让这种减少在计算梁的时刻 在这项研究中 继 AASHTO 标准第3 12 1 标准 1989年 有三个获得的结果是同时装载了0 9成 倍增加 从四车道同时加载的是0 75倍 根据这一原则 从三个卡车装载结果与 10 荷载强度的减少 制约了最大的三 四线桥的压力 本研究中的每个不同的 桥被载入室内和室外施工 对了到脚趾的栏杆轮卡车最近距离为至少等于2英尺 此外 卡车被认为是在相同或相邻车道相反方向行驶 如前所述 管理加载下产 生的 是那种在极端大梁底部纤维的最大应力 准确性准确性研究研究 对于所选择的参数准确性研究是那些能够从一个直接的桥梁计划的审查和 容易检索 这些参数跨度长 梁数 装线 倾斜角号 甲板顶板板的宽度 没有 尝试引进 如梁的抗弯刚度或者其惯性扭矩或甲板顶板板的相对刚度对钢桁桥刚 度参数 不同的跨度从75到125英尺 楼板总宽度从39变化 66英尺 从不同角 度倾斜00 60 梁数从5到8 装行车线被分为两个或三个 梁间距和桥面板厚 度保持不变 等于9英尺 8 5英寸 分别为 这些敏感性研究的结果总结责任 跨度跨度 室内梁 桥梁跨度都对轮载荷分布影响较小 如图 8所示和表4调查的范围 跨度 75 100和125英尺 负载分配系数增加几乎呈线性跨度长 更为显着的 变化是与小的甲板顶板宽度和倾斜角度大于40 歪斜的角度小于40 时 变化 不超过3 斜交角大于40 在分配系数的增加不超过8 对于室外梁 跨径 长度分布的系数增加 特别是高度倾斜桥梁 图9和表5 增加达到12 歪斜不 超过20 20 的40 倾斜角 几乎100 60 倾斜角 倾斜角倾斜角 两座大桥的倾斜角度是最关键的参数 它影响到车轮荷载分布的系数 是本 研究的重点 从调查结果的36个桥斜交桥表明 切线总是有较小的设计活载比同 等权利桥梁跨度和宽度的时刻 这一结果证实了 EI Ali 类似的结论 1986年 它为内部以及外部梁 图 10显示 对于具有倾斜角度不超过30 的桥梁 在分 配系数减少室内大梁达到5 对于30 60 的倾斜角度达到减少28 对于 室外梁 斜效果的行为不同 正如在图10所示 一个20 斜交桥载荷分布系数为 10 高于直梁 对于一个40 斜交桥 在分配系数只增加了5 对于一个60 斜交桥 但是 分配系数降低了25 生活中的最大弯曲应力荷载略有增加也有 人在陈的 1954 的研究 特别是短跨度桥梁和宽甲板顶板 外部施工 可以得出结论 大倾斜角度总是降低配送的系数 这可能是由于一个事实 即对斜桥比直桥卡车的车轮更接近一些支座 另一个原因可能是在大斜度短跨桥 梁 往往桥面板弯曲沿一个方向垂直于基牙 这个动作可以直接转移到甲板顶板 板的负载部分的支持 而不是通过在直桥如施工图 图11 加载行车道加载行车道 选择加载的通道数量是两个双线桥 三 四线桥 在本文中选择加载通道数 量测定比较双线负载量 三线荷载削减10 并减少25 按 AASHTO 标准规范 文章3 12 1 标准四车道荷载的结果 1989 桥面板桥面板宽度和桥面梁数宽度和桥面梁数 主梁的数量和甲板顶板桥面板宽度效应对车轮荷载分布类似非线性影响系 数的室内施工 在被调查的桥梁总宽度范围 39 57和66英尺 的弯曲应力的 57英尺宽的桥梁最高的室内施工 对于外部结构 最大活载应力随在甲板顶板桥 面板宽度呈线性增加 这一下降达到8 与桥梁斜角度小于40 达到20 时 倾斜角度高达60 间距与间距与跨径跨径的大小的大小 中间的大小和帧间距交叉影响了桥桥面梁整体互动 因此分配系数 分析结 果表明 该硬的跨框架 较低的分配系数 上进行了比较研究九桥使用权12 6 间距和25 间距 随着交通运输部标准的跨框架俄亥俄州的 L3 3 5 16英 寸单元尺寸 表3显示 25英尺的室内梁跨径间距分布的系数给予5 比12 5 英尺间距大 另一方面 如果为12 5间距由3 3 5 16英寸大小的变化英尺的 跨框架单元为4 4 1 2英寸 即增加一倍的横截面面积的跨框架 单元 在内 部分配系数减少6 横梁观察 显示出更好的互动之间的大梁 这些结果证明 使用更严格和更紧凑的中间跨框架降低了轮载分布系数在内 梁 但是 总体上减少不超过10 车轮车轮荷载荷载分布分布的表达的表达 如前所述 本研究采用有限元离散计划 将其视为一个三维结构体系桥面和 保持在他们的实际位置的轴承 该计划还认为 两岸框架和大梁之间的相互作用 并认为加劲是由网状横向加强筋和在轴承的约束力所造成的 如表4和表5所示 与有限元结果与 AASHTO 标准值的比较表明 AASHTO 标准的轮载分布系数提供正确的桥梁 即使是非常保守的活荷载设计时刻 对于 所有战备桥梁内梁 AASHTO 标准值45 以上的分析值较大 不论跨长度和宽度 对于室外梁 AASHTO 标准值40 35 30 为75 100 125英尺大跨度桥 梁 本研究的目的是介绍在计算梁活载的时刻更为现实和易于使用的车轮荷载分 配因子表达 公式与开发利用的敏感性研究的结果适当考虑回归有限元分析结 果 单独的公式 开发了车轮荷载分配到室内和室外施工 认识到增加的有限元分析的元素数量带来的结果更接近实际的 元素在一个 75英尺的双线桥权数增加了一倍 图 12显示了这座桥的双离散的元素数量等轴 测视图 表6给出了一个跨中最大挠度之间的大梁和比较 极端纤维强调 与原来 的网 E1 和细网格 E2 的获得 如果力矩 M 作用在底部翼 被忽视 当计 算极端纤维应力 跨中产生的应力和挠度的约7 的平均增幅 有限元素表4和5 应力值的影响 包括在那一刻 M 在底部翼 如果这一刻的作用是在各方的压 力 当元素的数量增加一倍 最高的增幅内 它不会超过5 见表6 在制定 分配系数表达式遵循 对于应力增加5 包括在内 内梁梁内分布系数内梁梁内分布系数 内梁分析结果表明 倾斜角度不超过30 斜梁在内部的影响在5 左右 因此 对于倾斜角度不超过30 桥梁 偏斜影响可以忽略 Eq la 代表了正 确的桥梁和倾斜角不超过30 斜交桥轮载荷分布系数 其中 D 车轮荷载分配系数中 S 梁间距 英尺 n 为加载车道数量 和 W 桥 面总宽板 英尺 斜交角大于30 时 从结果 la 应该减少每一项的 R 这取 决于跨长 倾斜角 加载通道数 梁数和粱间距 其中 L 跨长 英尺 倾斜角度 程度和 G 主梁数量 与30 60 倾斜角斜交桥梁分布系数 外梁分布因子外梁分布因子 分析结果表明 跨长度对车轮荷载分配到外部梁重大影响 而甲板顶板桥面 板宽度只有轻微的影响 为了发展 为车轮荷载分配系数的简便公式外部梁 只 有主梁跨度和间距被用作参数 有限元计算结果的回归分析导致 2a 条 用于 桥面板与倾斜角度不超过40 对于倾斜角度在40 和60 的桥梁 2a 应减少一项半径 它的跨度 桥面 总宽板 和承载通道数量而定 这导致了车轮荷载分配系数与外部梁斜角度40 60 之间 Eqs 1 及 2 有效期不超过三年加载通道 对于三线荷载 结果已经承担了 荷载强度 这是由桥面三维动作合理减少10 对方程的验证对方程的验证 为了评估车轮荷载与有限元结果分配系数的准确性 对车轮荷载分配系数比 为 1 及 2 从有限元分析的是通过36个桥梁计算研究 直方图 图13A 及 14A 条 表明这个比例为36座桥梁变化的影响 分散的车轮荷载分布的系数 从 1 及 2 AASHTO 标准值 在图 13b 及14b 图 13内梁显示 1 为33比 桥梁有限元结果稍高值 只有三座桥给略低值的有限元分析 图 14显示 对于外部梁 2 给出略高车轮荷载超过有限元分析的35桥梁 分布的系数 并给出了一个桥梁价值略低 结果之间的差异 1 及 2 和有限 元结果可能是由于这些方程的简化形式为通过 并俯瞰如梁 并在其发展的甲板 顶板板刚度的一些参数 结论结论 在这篇论文中提出的结果分析得出以下结论 这是中跨度多纵梁工字钢梁混 凝土简支组合的有效桥梁50钢级和 S 级混凝土 这是人行道 其中心空洞到中 心主梁间距为近9英尺 其偏斜角度不超过60 Eqs 1 及 2 给车轮荷载分布的系数 内部和前端梁分别 他们的结果 通常是5 25 比有限元分析得到的高 在推导 1 及 2 与三线取得的成果 同时被载入乘以0 90 为四车道同时被载入结果乘以0 75在桥面的所有单元三维 互动识别每 AASHTO 标准 文章3 12 1 内梁 从 1 30 85 当前 AASHTO 标准分配系数 S 5 5 分布系数 对 于外大梁 从 2 30 70 当前 AASHTO 标准分布因子分布系数的 S 4 0 25S 较高的桥梁倾斜角度 较小的系数之间的分配比例由 1 及 2 从目 前的 AASHTO 标准和规范得 活载的最大弯曲力矩斜梁桥一般比在同一跨度桥梁桥面宽度右低 倾斜角度 越大 梁的弯矩较小 最大的内梁的弯矩削减扭曲造成的5 左右的30 倾斜角 但是 可以减少高达28 成为60 大倾斜角 该力矩减少外部梁使其相对较 小 最大 外部梁弯曲20 倾斜角桥力矩为10 比桥高的权利 并为40 的倾斜 角度 在现场荷载分配系数超过桥梁的权利 增加5 对于60 斜交桥 其行 为是相反的 展示从一直桥中的分配系数下降25 内部系数的分布几乎是不敏感梁中跨度的变化 外部系数的分布是不敏感的 梁甲板顶板板的总宽度 两岸之间的互动框架和大梁有助于约束车轮荷载分布 随着两岸框架大小相 同 跨框架间距越小 荷载分配系数较小 即更好地轮载到约束分布 5 的分 配系数较大时 观察帧之间的交叉间距从12 5提高到25英尺 但是 由于 1 及 2 给予分配上的系数 平均超过10 以上的有限元结果更高 他们可能会 与25英尺的跨径间距 这是当前使用 AASHTO 标准规范允许最大间距 在相同 的12 5英尺跨径单元 通过十字架帧截面积间距的加倍 只荷载降低6 才能达 到分配系数 由于外部要比内梁较少受到倾斜角的影响 可能成为控制外斜梁桥的设计 这种趋势更加明显的大斜角度和大跨度桥梁 然而 这种趋势是唯一有效的 在 卡车外轮放在离外部梁中心线2英尺处时 附录一 参考文献附录一 参考文献 ADINA theory and modeling guide 1984 Report AE84 6 ADINA Engi Neering ADINA IN Program for Generation of Input Datato ADINA 1984 Report AE 84 6 ADINA Engineering Bishara A G 1986 Analysisfor design of bearingsat skew bridgesupports Final Report Federal Highway Administration Washington D C Chen T Y Siess C P and Newmark N M 1954 Studiesof slab and beam highway bridges partIV Momentsinsimply supported skew I beambridges Engineering Experiment Station Bulletin No 439 University of Illinois Urbana Ill E1 Ali N D 1986 Evaluation of internal forcesinskew multi stringersimply supported steel bridges PhDthesis Ohio State University Columbus Ohio Marx H J Khachaturian N and Gamble W L 1986 Developmentof design crteriafor sim