波形钢腹板组合梁桥剪力滞效应的分析研究

发布时间：2017-04-15 09:02

  本文关键词：波形钢腹板组合梁桥剪力滞效应的分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：波形钢腹板混凝土组合桥梁是一种用具有褶皱效应的波纹钢腹板来置换传统的混凝土腹板,同时采用了大量的体外预应力束的新型桥梁结构。与传统的混凝土箱梁桥相比,它具有很多优点,例如自重小,抗裂性能好,造型美观等,因此在世界各国得到了广泛的推广与使用。本文在广泛收集了解国内外关于波形钢腹板剪力滞效应研究成果的基础上,针对一总长3米,计算跨径2.8米的单箱单室简支模型梁剪力滞效应进行了相关的研究,主要完成工作如下：(1)详细的介绍了波形钢腹板组合箱梁桥的发展状况与构造特点,及这种新型桥梁结构的优缺点。然后介绍了国内外各国学者关于波形钢腹板组合箱梁的研究现状。最后解释了剪力滞效应的基本概念,及分析剪力滞效应的各种方法。(2)运用能量变分法和拟平截面假定推导了波形钢腹板箱梁桥的剪力滞微分控制方程,计算了在不同的荷载组合下,跨中截面的剪力滞系数。然后详细介绍了如何使用有限元法进行波形钢腹板组合箱梁桥的建模。通过有限元软件建立了相应的模型,并进行了计算。最后,将有限元分析的结果与能量变分法所推导的理论公式的结果进行对比,验证所推导的理论公式的正确性。(3)详细分析了各种几何参数例如宽跨比、悬翼比、宽高比、腹板倾角等对剪力滞效应的影响,同时分析了剪力滞系数沿着纵横向的变化规律,以及横隔板的设置对剪力滞系数影响。(4)简要地介绍了国内外规范中关于有效分布宽度的规定,引入了有效宽度比的概念,根据不同宽跨比下的有效宽度比,拟合了有效宽度比与宽跨比的经验公式。通过和其它文献及规范中的计算公式结果对比,验证了拟合公式的正确性。本文通过两种不同的方法对波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应进行了深入的研究,推导了计算波形钢腹板组合箱梁桥跨中截面剪力滞的计算公式,建立了波形钢腹板组合箱梁桥的有限元模型。分析了影响剪力滞效应的各种因素,提出了适用于工程实践的拟合公式与计算图表。通过计算图表与拟合公式,可以很方便的求出波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞系数,从而可以指导此类桥梁的施工与设计。
【关键词】：剪力滞效应 有效分布宽度 波形钢腹板组合梁桥 有限元法 能量变分法
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-24
• 1.1 研究的背景与研究的意义13-14
• 1.1.1 研究背景13
• 1.1.2 研究的意义13-14
• 1.2 波形钢腹板组合桥梁概述及实桥应用14-20
• 1.2.1 波形钢腹板组合桥梁概述14-15
• 1.2.2 波形钢腹板组合桥梁的构造特点15-17
• 1.2.3 波形钢腹板组合桥梁的实际应用17-20
• 1.3 剪力滞效应概述20-23
• 1.3.1 剪力滞系数及有效分布宽度20-21
• 1.3.2 国内外关于剪力滞效应的研究状况21-23
• 1.4 本文主要研究内容23-24
• 第二章 能量变分法求解波形钢腹板组合箱梁剪力滞微分控制方程24-38
• 2.1 变分解法的两个基本假定25-32
• 2.1.1 变分法基本方程的推导27-32
• 2.2 变分法基本方程的求解32-36
• 2.2.1 求解简支梁在集中荷载作用下的变分方程32-35
• 2.2.2 求解简支梁在均布荷载作用下的变分方程35-36
• 2.3 本章小结36-38
• 第三章 波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的有限元分析38-48
• 3.1 有限元概述38-39
• 3.2 有限元分析模型的建立39-46
• 3.2.1 单元类型的选取39-41
• 3.2.2 模型材料的非线性分析41-42
• 3.2.3 有限元模型预应力的实现42-43
• 3.2.4 模型的材料属性43-44
• 3.2.5 模型建立及网格划分44-46
• 3.3 比较两种方法求得的剪力滞系数46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 分析几何参数对波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的影响48-62
• 4.1 跨中截面的剪力滞系数沿横桥向的变化规律49-50
• 4.2 沿梁纵向剪力滞系数的变化规律50-52
• 4.3 宽跨比对跨中截面剪力滞系数的影响52-53
• 4.4 宽高比对跨中截面剪力滞系数的影响53-55
• 4.5 顶板悬翼比对跨中截面剪力滞系数的影响55-57
• 4.6 顶板厚度对跨中截面剪力滞系数的影响57-58
• 4.7 横隔板的设置对跨中截面剪力滞系数的影响58-59
• 4.8 腹板倾角对跨中截面剪力滞系数的影响59-60
• 4.9 本章小结60-62
• 第五章 波形钢腹板组合箱梁有效分布宽度的计算方法62-72
• 5.1 概述62
• 5.2 有效宽度比的定义62-63
• 5.3 有效分布宽度在国内外规范中的定义63-66
• 5.3.1 有效分布宽度在国外规范中的规定63-65
• 5.3.2 国内规范中关于有效分布宽度的定义65-66
• 5.4 计算波形钢腹板组合箱梁的有效分布宽度66-69
• 5.5 其他公式与本文经验公式的对比69-71
• 5.5.1 对比其他文献的计算公式69-70
• 5.5.2 对比规范中的计算公式70-71
• 5.6 本章小结71-72
• 结论与展望72-75
• 参考文献75-78
• 攻读学位期间科研成果78-80
• 致谢80

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本文编号：308041