考虑横隔板影响的钢箱梁横向内力分析
发布时间：2021-01-10 11:47
钢箱梁由于具有较强的抗风能力、自重较轻以及优越的跨越能力,逐渐被广泛用于我国大跨度桥梁建设当中。在钢箱梁顶板作用局部偏心荷载时,钢箱梁会发生扭转和畸变,从而导致箱梁发生变形,使得钢箱梁截面产生较大的横向内力,因此有越来越多的学者开始关注钢箱梁的横向内力问题。本文在总结和完善横向内力框架法计算的基础上,主要研究了考虑横隔板影响的钢箱梁横向内力问题。以单箱单室钢箱梁为研究对象,主要从以下几个方面进行了深入的研究。（1）针对单箱单室钢箱梁,基于已有的箱梁横向内力计算理论,推导出了考虑横隔板影响的钢箱梁横向内力计算公式。通过在钢箱梁上作用偏心荷载,结合传统的框架法与横隔板的剪切应变能,建立了考虑横隔板影响的横向内力计算式。该方法充分利用了横隔板的剪切应变能与箱梁畸变理论,来建立钢箱梁畸变位移与框架变形之间的关系式,进而推导出考虑横隔板影响的钢箱梁横向内力计算式。将按本文将本文方法计算的理论解与有限元软件ANSYS计算的数值解进行对比分析,最大相对误差为9.64%,验证了本文计算方法的正确性。（2）针对是否考虑横隔板影响的钢箱梁横向内力,对两种情况进行对比分析,可得考虑与不考虑横隔板处的弯矩值出...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
俄罗斯岛大桥在自重和抗风性能方面，钢箱梁相对于混凝土具有较明显的优势，所以被广泛用于
兰州交通大学硕士学位论文2在专门的预制场制作，因此各个构件的制作误差孝精度高。可预先将各构件进行拼装，检验质量，避免在施工现场拼装时出现误差，造成不必要的麻烦，大大缩短工期。图1.2苏通长江大桥（5）钢箱梁的造型美观、便于后期维修养护。由于钢箱梁的扁平流线型设计，使钢箱梁的外观结构看起来非常美观、平顺。当钢箱梁桥建成通车后，可通过除湿养护使主梁内部一直保持干燥，这样主梁不容易发生锈蚀破坏，可以显著的节约运营成本。钢箱梁桥在建成通车后，由于主梁作用荷载的不确定性，钢箱梁在作用偏心荷载时，截面会产生横向弯曲与畸变。可通过增加横截面的刚度来抑制钢箱梁的这种变形，防止结构产生过大的横向内力。为了保证主梁结构的稳定性，需要在钢箱梁中设置一定数量的横隔板[48]。钢箱梁横隔板的构造一般采用桁架式和板式两种[6-8]。由于箱梁桥的发展速度过快，导致理论的研究滞后于箱梁桥的建设，人们对箱形梁的认识还不是很充分，其力学性能和具体的受力特点也比其它形式的梁更加复杂。对钢箱梁作用偏心荷载，钢箱梁会产生畸变、扭转、横向弯曲，翘曲等变形。但目前对箱形梁的研究并不能准确的得到箱形梁真实的空间内力分布规律。由于钢箱梁腹板间距和横截面的挖孔率较大，腹板的厚度较小，因此钢箱梁的横向内力对结构的影响尤为突出。在计算箱梁横向内力时，应考虑钢箱梁的畸变和扭转，但这会使得理论计算的难度大大增加。目前，我国在箱形梁设计中，设计师在计算箱梁内力时对横向内力的计算只是采取将其进行简化计算，这样计算得到的横向内力值误差较大，故需要对钢箱梁的横向内力进行深入的分析研究。通过进一步对钢箱梁横向内力的分析研究，利用有限元软件进行数值模拟，再结合研究所得的钢箱梁横向内力的相关理论知识，
兰州交通大学硕士学位论文12横向轴力为Ns、Nx，图2.7计算模型中对称荷载qm与各板件的剪力Tii=s,x,f,为分析箱梁横向内力的作用荷载。图2.7横向轴力分析模型将半结构的顶板单独取出，对其进行受力分析如图2.8所示，计算顶板的横向轴力，箱梁的其余板件的分析方法与顶板相同。(a)分离出顶板横向轴力作用图(b)单位微元体的s方向力平衡图2.8顶板横向轴力作用分析图根据微元体沿水平方向的受力平衡，对其进行微分可得轴力与剪力的关系式：zzTssNNsddd(2.5)又因Ts=τtsds，将其代入2.5式整理后可得：zstzτNsddd(2.6)为得到横向轴力的计算式，可将(2.6)进行积分，再将弯曲剪应力用剪力表示的关系式(2.1)代入可得顶板横向轴力与剪力之间的关系式：zs"x"xzdsdSI)z(Q"N(2.7)根据初等梁理论可知，当箱梁顶板作用偏心沿y方向的连续均布荷载2qm，则
【参考文献】：
期刊论文
[1]单箱双室波形钢腹板组合箱梁横向内力研究[J]. 王兆南,张元海. 铁道学报. 2019(12)
[2]钢箱梁横隔板优化设计研究[J]. 孙圳,王康. 科学技术创新. 2019(35)
[3]考虑畸变影响的箱梁横向弯矩计算方法[J]. 王兆南,张元海. 计算力学学报. 2020(02)
[4]波形钢腹板箱梁桥面板横向内力计算方法[J]. 赵品,荣学亮,叶见曙. 同济大学学报(自然科学版). 2019(04)
[5]横隔板参数对装配式箱梁宽桥受力的影响[J]. 邓淇元,肖凯龙,鄢稳定,邬晓光. 沈阳大学学报(自然科学版). 2019(01)
[6]新型UHPC箱梁桥面体系横向受力性能[J]. 邵旭东,虢玉标,邱明红. 中国公路学报. 2018(12)
[7]连续刚构桥跨中横隔板设计参数[J]. 邬晓光,贺攀,李艺林,冯宇. 沈阳大学学报(自然科学版). 2017(03)
[8]斜腹板薄壁箱梁横向内力分析及其参数影响研究[J]. 汪洋生,张元海. 铁道学报. 2017(03)
[9]整体式板桥横向内力的计算分析[J]. 张磊. 内蒙古公路与运输. 2015(06)
[10]横隔板对波形钢腹板曲线箱梁应力影响研究[J]. 任大龙,杨丙文,万水. 江西师范大学学报(自然科学版). 2013(06)
博士论文
[1]大跨度混凝土箱梁结构空间效应研究[D]. 徐勋.西南交通大学 2009
[2]正交异性钢箱梁局部稳定分析理论及模型试验研究[D]. 李立峰.湖南大学 2005
硕士论文
[1]横隔板对大跨度变截面波形钢腹板连续箱梁桥受力性能的影响研究[D]. 程平.华东交通大学 2018
[2]箱形梁的横向内力计算方法研究[D]. 周福成.兰州交通大学 2018
[3]大跨变截面波形钢腹板箱梁横向受力分析[D]. 任虹昌.湖南大学 2017
[4]混凝土箱梁的横向内力分析[D]. 汪洋生.兰州交通大学 2017
[5]预应力混凝土连续刚构桥箱梁横向受力分析[D]. 王业忠.重庆交通大学 2016
[6]多室宽箱梁横向分布计算方法研究[D]. 叶益军.重庆交通大学 2014
[7]宽断面单箱单室连续梁桥施工控制及横向内力分析[D]. 宫剑.东北林业大学 2014
[8]大跨度斜拉桥钢箱梁空间应力分析[D]. 杨灿.西南交通大学 2010
[9]钢筋混凝土箱梁横向受力性能的理论及试验研究[D]. 张志田.湖南大学 2001
本文编号：2968646
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
俄罗斯岛大桥在自重和抗风性能方面，钢箱梁相对于混凝土具有较明显的优势，所以被广泛用于
兰州交通大学硕士学位论文2在专门的预制场制作，因此各个构件的制作误差孝精度高。可预先将各构件进行拼装，检验质量，避免在施工现场拼装时出现误差，造成不必要的麻烦，大大缩短工期。图1.2苏通长江大桥（5）钢箱梁的造型美观、便于后期维修养护。由于钢箱梁的扁平流线型设计，使钢箱梁的外观结构看起来非常美观、平顺。当钢箱梁桥建成通车后，可通过除湿养护使主梁内部一直保持干燥，这样主梁不容易发生锈蚀破坏，可以显著的节约运营成本。钢箱梁桥在建成通车后，由于主梁作用荷载的不确定性，钢箱梁在作用偏心荷载时，截面会产生横向弯曲与畸变。可通过增加横截面的刚度来抑制钢箱梁的这种变形，防止结构产生过大的横向内力。为了保证主梁结构的稳定性，需要在钢箱梁中设置一定数量的横隔板[48]。钢箱梁横隔板的构造一般采用桁架式和板式两种[6-8]。由于箱梁桥的发展速度过快，导致理论的研究滞后于箱梁桥的建设，人们对箱形梁的认识还不是很充分，其力学性能和具体的受力特点也比其它形式的梁更加复杂。对钢箱梁作用偏心荷载，钢箱梁会产生畸变、扭转、横向弯曲，翘曲等变形。但目前对箱形梁的研究并不能准确的得到箱形梁真实的空间内力分布规律。由于钢箱梁腹板间距和横截面的挖孔率较大，腹板的厚度较小，因此钢箱梁的横向内力对结构的影响尤为突出。在计算箱梁横向内力时，应考虑钢箱梁的畸变和扭转，但这会使得理论计算的难度大大增加。目前，我国在箱形梁设计中，设计师在计算箱梁内力时对横向内力的计算只是采取将其进行简化计算，这样计算得到的横向内力值误差较大，故需要对钢箱梁的横向内力进行深入的分析研究。通过进一步对钢箱梁横向内力的分析研究，利用有限元软件进行数值模拟，再结合研究所得的钢箱梁横向内力的相关理论知识，
兰州交通大学硕士学位论文12横向轴力为Ns、Nx，图2.7计算模型中对称荷载qm与各板件的剪力Tii=s,x,f,为分析箱梁横向内力的作用荷载。图2.7横向轴力分析模型将半结构的顶板单独取出，对其进行受力分析如图2.8所示，计算顶板的横向轴力，箱梁的其余板件的分析方法与顶板相同。(a)分离出顶板横向轴力作用图(b)单位微元体的s方向力平衡图2.8顶板横向轴力作用分析图根据微元体沿水平方向的受力平衡，对其进行微分可得轴力与剪力的关系式：zzTssNNsddd(2.5)又因Ts=τtsds，将其代入2.5式整理后可得：zstzτNsddd(2.6)为得到横向轴力的计算式，可将(2.6)进行积分，再将弯曲剪应力用剪力表示的关系式(2.1)代入可得顶板横向轴力与剪力之间的关系式：zs"x"xzdsdSI)z(Q"N(2.7)根据初等梁理论可知，当箱梁顶板作用偏心沿y方向的连续均布荷载2qm，则
【参考文献】：
期刊论文
[1]单箱双室波形钢腹板组合箱梁横向内力研究[J]. 王兆南,张元海. 铁道学报. 2019(12)
[2]钢箱梁横隔板优化设计研究[J]. 孙圳,王康. 科学技术创新. 2019(35)
[3]考虑畸变影响的箱梁横向弯矩计算方法[J]. 王兆南,张元海. 计算力学学报. 2020(02)
[4]波形钢腹板箱梁桥面板横向内力计算方法[J]. 赵品,荣学亮,叶见曙. 同济大学学报(自然科学版). 2019(04)
[5]横隔板参数对装配式箱梁宽桥受力的影响[J]. 邓淇元,肖凯龙,鄢稳定,邬晓光. 沈阳大学学报(自然科学版). 2019(01)
[6]新型UHPC箱梁桥面体系横向受力性能[J]. 邵旭东,虢玉标,邱明红. 中国公路学报. 2018(12)
[7]连续刚构桥跨中横隔板设计参数[J]. 邬晓光,贺攀,李艺林,冯宇. 沈阳大学学报(自然科学版). 2017(03)
[8]斜腹板薄壁箱梁横向内力分析及其参数影响研究[J]. 汪洋生,张元海. 铁道学报. 2017(03)
[9]整体式板桥横向内力的计算分析[J]. 张磊. 内蒙古公路与运输. 2015(06)
[10]横隔板对波形钢腹板曲线箱梁应力影响研究[J]. 任大龙,杨丙文,万水. 江西师范大学学报(自然科学版). 2013(06)
博士论文
[1]大跨度混凝土箱梁结构空间效应研究[D]. 徐勋.西南交通大学 2009
[2]正交异性钢箱梁局部稳定分析理论及模型试验研究[D]. 李立峰.湖南大学 2005
硕士论文
[1]横隔板对大跨度变截面波形钢腹板连续箱梁桥受力性能的影响研究[D]. 程平.华东交通大学 2018
[2]箱形梁的横向内力计算方法研究[D]. 周福成.兰州交通大学 2018
[3]大跨变截面波形钢腹板箱梁横向受力分析[D]. 任虹昌.湖南大学 2017
[4]混凝土箱梁的横向内力分析[D]. 汪洋生.兰州交通大学 2017
[5]预应力混凝土连续刚构桥箱梁横向受力分析[D]. 王业忠.重庆交通大学 2016
[6]多室宽箱梁横向分布计算方法研究[D]. 叶益军.重庆交通大学 2014
[7]宽断面单箱单室连续梁桥施工控制及横向内力分析[D]. 宫剑.东北林业大学 2014
[8]大跨度斜拉桥钢箱梁空间应力分析[D]. 杨灿.西南交通大学 2010
[9]钢筋混凝土箱梁横向受力性能的理论及试验研究[D]. 张志田.湖南大学 2001
本文编号：2968646
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