波纹钢腹板曲线箱梁的扭转性能研究

发布时间：2017-04-14 07:17

  本文关键词：波纹钢腹板曲线箱梁的扭转性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：薄壁曲线箱梁在实际运营过程中通常承受较大的扭矩,箱梁截面不仅产生刚性扭转变形,还伴随着畸变变形。波纹钢腹板组合曲线箱梁由于腹板壁厚较薄,相比混凝土腹板箱梁,截面抗扭刚度、抗畸变刚度有所减小,截面更容易发生扭转变形和畸变变形；同时波纹钢腹板沿桥纵向的弹性模量很小,在相同的竖向荷载作用下,顶、底板混凝土应力增大很多。因此进行波纹钢腹板组合曲线箱梁的扭转和畸变分析具有重要的意义。本文主要针对波纹钢腹板组合曲线箱梁的扭转、畸变及横隔板设置进行了探究和分析,主要有以下几部分内容：(1)基于乌曼斯基纵向翘曲位移理论,结合波纹钢腹板特性,考虑曲线箱梁弯扭耦合作用,提出了组合曲线箱梁扭转双力矩和扭转应力的计算公式。对比实桥理论计算值与有限元计算值,表明：扭转分析理论具有很高的精确度。(2)在按弹性分析所求得的截面畸变翘曲函数基础上,结合波纹钢腹板横向抗弯特性,考虑曲率对截面畸变角的影响,提出了波纹钢腹板组合曲线箱梁畸变双力矩和畸变应力的计算公式。对比理论计算值与有限元计算值,表明：曲线箱梁畸变分析理论具有很高的准确度。(3)对比不同腹板类型曲线箱梁扭转和畸变性能,结果表明：波纹钢腹板组合箱梁与平钢腹板组合箱梁抗扭刚度相近,但波纹钢腹板组合箱梁抗畸变性能比平钢腹板组合箱梁优越；相同厚度条件下,前者抗畸变刚度与后者的相比,高达10倍左右；而普通混凝土腹板箱梁的扭转和畸变性能均比前两者优越。(4)采用理论计算分析曲率对波纹钢腹板扭转效应和畸变效应的影响,结果表明：随着曲率的增大,扭转双力矩和扭转正应力呈线性增加；而曲率对集中力偏载作用下的畸变效应影响很小,对自重作用下产生的畸变双力矩和畸变正应力影响很大。(5)采用有限元Ansys分析横隔板对曲线箱梁畸变的影响,并研究横隔板设置密度与畸变关系,拟合出与高跨比H/B、半径R相关的横隔板合理间距估算公式,为波纹钢腹板曲线箱梁横隔板间距提供参考。
【关键词】：波纹钢腹板 曲线箱梁 扭转 畸变 横隔板
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 波纹钢腹板组合箱梁特点11-13
• 1.1.1 波纹钢腹板组合箱梁的优点11-12
• 1.1.2 波纹钢腹板组合箱梁的缺点12-13
• 1.2 波纹钢腹板组合箱梁桥的发展13-18
• 1.2.1 波纹钢腹板组合直线箱梁桥的发展13-14
• 1.2.2 波纹钢腹板组合曲线箱梁桥的发展14-18
• 1.3 波纹钢腹板组合直线箱梁研究概况18-19
• 1.3.1 抗弯性能研究18
• 1.3.2 抗剪性能研究18-19
• 1.3.3 抗扭性能研究19
• 1.4 波纹钢腹板组合曲线箱梁研究现状19-21
• 1.4.1 曲线梁研究概况19-20
• 1.4.2 波纹钢腹板组合曲线箱梁研究概况20-21
• 1.5 研究意义21
• 1.6 研究内容21-23
• 第2章 波纹钢腹板组合曲线箱梁扭转分析23-47
• 2.1 概述23
• 2.2 薄壁箱梁受力特点23-24
• 2.3 波纹钢腹板特性24
• 2.4 曲线箱梁自由扭转24-27
• 2.5 曲线箱梁约束扭转27-33
• 2.5.1 扭转翘曲正应力27-28
• 2.5.2 扭转翘曲剪应力28-30
• 2.5.3 扭转翘曲微分方程30-33
• 2.6 初参数法求解扭转翘曲微分方程33-36
• 2.6.1 扭转微分方程齐次方程通解33-34
• 2.6.2 扭转微分方程通解34-36
• 2.6.3 边界条件36
• 2.7 扭转算例及规律分析36-45
• 2.7.1 理论分析扭转应力36-38
• 2.7.2 曲率对箱梁扭转性能的影响38-39
• 2.7.3 有限元分析扭转应力39-42
• 2.7.4 不同腹板类型箱梁扭转性能差异42-45
• 2.8 小结45-47
• 第3章 波纹钢腹板组合曲线箱梁畸变分析47-68
• 3.1 概述47
• 3.2 曲线箱梁畸变47-53
• 3.2.1 畸变荷载47-49
• 3.2.2 畸变变形49-50
• 3.2.3 畸变翘曲位移50-51
• 3.2.4 畸变正应力51-52
• 3.2.5 畸变剪应力52-53
• 3.3 畸变控制微分方程53-58
• 3.3.1 横向框架变形导致的畸变角54-55
• 3.3.2 曲梁的曲率对畸变角的影响55-57
• 3.3.3 扭转荷载产生的截面畸变角57-58
• 3.3.4 曲线箱梁畸变角控制微分方程58
• 3.4 畸变控制微分方程求解58-60
• 3.5 畸变算例及规律分析60-66
• 3.5.1 理论分析畸变应力60-62
• 3.5.2 有限元分析畸变应力62-63
• 3.5.3 不同腹板类型箱梁畸变性能差异63-66
• 3.5.4 半径变化对畸变性能的影响66
• 3.6 小结66-68
• 第4章 波纹钢腹板组合曲线梁横隔板间距研究68-80
• 4.0 概述68
• 4.1 有限元计算模型68-70
• 4.2 横隔板对曲线箱梁应力的影响70-71
• 4.3 数值分析横隔板合理间距71-76
• 4.4 公式估算值与实际值对比76-79
• 4.4.1 直线箱梁估算值与实际值对比76-78
• 4.4.2 曲线箱梁估算值与实际值对比78-79
• 4.5 小结79-80
• 第5章 总结与展望80-82
• 5.1 总结80-81
• 5.2 展望81-82
• 参考文献82-86
• 硕士期间发表论文86-87
• 致谢87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：305498