混凝土箱梁徐变与剪力滞效应耦合作用的分析方法研究

发布时间：2017-03-30 13:13

  本文关键词：混凝土箱梁徐变与剪力滞效应耦合作用的分析方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：混凝土箱梁由于其自重轻、抗弯和抗扭刚度大、截面整体受力性好等优点被广泛应用于桥梁工程结构中。混凝土的徐变往往引起截面应力的重分布,又由于箱梁剪力滞效应的影响,徐变引起的截面应力重分布也会受到剪力滞的影响而发生改变。故如何考虑箱梁徐变对剪力滞效应的影响并建立相应的理论分析方法是非常必要的。本文针对单箱单室箱梁,通过理论研究并结合数值模拟开展了对混凝土箱梁徐变与剪力滞效应耦合作用的研究。主要研究内容如下:(1)本文针对混凝土单箱单室箱梁,考虑其顶、腹、底板由于尺寸,龄期等差异存在不同的初始徐变,利用老化理论及平截面假定,推导了徐变自约束应力的计算公式。并运用能量变分法,建立了单室箱梁考虑徐变自约束应力的剪力滞控制微分方程。结果表明,本文的计算方法能有效的计算混凝土箱梁由于顶、腹、底板由于尺寸、龄期等不同而产生的徐变自约束应力。徐变自约束应力具有约束截面应力的发展,减弱剪力滞效应的能力,本文解析解很好的符合了预期。(2)针对单室箱梁通过考虑其顶、腹、底板之间龄期差(35)t的不同,加荷龄期0?的不同,总的徐变发展时间?的不同分析了徐变自约束应力对梁体挠度和截面应力的影响。结果表明,简支梁的挠度随龄期之差(35)t及徐变时间?增加而增大,随加荷龄期0?的增大而减小。截面应力随加荷龄期0?及徐变时间?的增加而增加,随龄期之差(35)t的增加而减小。(3)对于存在结构体系转换的超静定结构,推导了考虑由于前后梁段加荷龄期不同等引起的徐变次内力时剪力滞效应控制微分方程,并考虑了前后梁段加荷龄期0?及总的徐变发展时间?的不同产生的徐变次内力对剪力滞效应的影响。结果表明,徐变次应力使截面应力重分布,在负弯矩区剪力滞效应明显减弱,正弯矩区则相反。(4)利用ANSYS UPFs二次开发工具,依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对混凝土徐变系数的要求,修改了ANSYS提供的用户徐变子程序usercr.f,使其能模拟混凝土的徐变。利用Solid45单元建立有限元模型,模拟单箱单室简支箱梁和存在体系转换的连续梁在自重荷载作用下产生的徐变对截面剪力滞效应的影响。将所得ANSYS的数值解和本文理论解进行对比分析。结果表明,本文理论解与数值解的差距都在10%左右,说明本文所提出的计算方法是可行的,且具有较高的精度。
【关键词】：混凝土徐变 剪力滞 ANSYS二次开发 变分法 箱梁
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 选题背景9-10
• 1.2 徐变及剪力滞效应的国内外研究发展概况10-12
• 1.2.1 箱梁剪力滞的分析方法10-11
• 1.2.2 混凝土箱梁徐变的计算理论11-12
• 1.3 本文研究的主要内容、目的和意义及本文的创新点12-14
• 1.3.1 箱梁徐变与剪力滞效应耦合作用研究的目的和意义12-13
• 1.3.2 本论文研究的主要内容13
• 1.3.3 本论文研究的创新点13-14
• 2 混凝土箱梁徐变自约束应力的理论分析方法14-35
• 2.1 基本结构上徐变自约束应力的公式推导14-19
• 2.1.1 徐变自约束应力公式推导的基本假定14
• 2.1.2 箱梁截面徐变自约束应力计算公式推导14-17
• 2.1.3 箱梁截面徐变自约束应力算例17-19
• 2.2 考虑徐变自约束应力的箱梁剪力滞效应19-27
• 2.2.1 基本假定19
• 2.2.2 考虑徐变自约束应力的箱梁剪力滞变分方程的推导19-23
• 2.2.3 几种桥型的在考虑徐变自约束应力的剪力滞效应的求解23-27
• 2.3 徐变自约束应力对剪力滞影响的算例分析27-33
• 2.3.1 桥梁结构的基本信息27-28
• 2.3.2 典型截面的应力分析28-29
• 2.3.3 不同参数对箱梁徐变剪力滞的影响29-33
• 2.4 本章小结33-35
• 3 混凝土箱梁徐变次约束应力的理论分析方法35-48
• 3.1 超静定结构中徐变自约束应力引起的次约束徐变应力35-37
• 3.1.1 徐变自约束应力引起的徐变次约束应力的公式推导35-36
• 3.1.2 徐变自约束应力引起的徐变次约束的剪力滞效应36-37
• 3.2 逐跨施工混凝土连续箱梁考虑徐变的剪力滞效应37-42
• 3.2.1 基本假定37
• 3.2.2 箱梁剪力滞效应的基础方程37-38
• 3.2.3 逐跨施工连续箱梁徐变次内力的计算原理38-41
• 3.2.4 逐跨施工连续箱梁考虑徐变次内力的剪力滞效应41-42
• 3.3 连续梁在徐变作用下的剪力滞效应算例分析42-46
• 3.3.1 桥梁概况42-43
• 3.3.2 典型截面剪力滞效应分析43-46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 混凝土箱梁徐变剪力滞效应的数值模拟48-68
• 4.1 箱梁徐变自约束应力及剪力滞效应48-57
• 4.1.1 ANSYS中混凝土徐变的计算原理48-49
• 4.1.2 模型的基本信息49-50
• 4.1.3 截面的应力应力分析50-54
• 4.1.4 各板间不同龄期差 (35)t对箱梁截面应力，挠度影响的分析54-55
• 4.1.5 不同加荷龄期对箱梁截面应力，挠度影响的分析55-56
• 4.1.6 不同徐变时间对箱梁截面应力，挠度影响的分析56-57
• 4.2 箱梁徐变次约束应力及剪力滞效应57-67
• 4.2.1 模型的基本信息57-58
• 4.2.2 典型截面剪力滞效应分析58-63
• 4.2.3 不同转换龄期对连续箱梁截面应力，挠度影响的分析63-65
• 4.2.4 不同徐变时间对连续箱梁截面应力，挠度影响的分析65-67
• 4.3 本章小结67-68
• 5 结论68-69
• 5.1 本文研究内容及主要结论68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-72
• 攻读学位期间的研究成果72

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