波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应研究

发布时间：2017-04-30 23:10

  本文关键词：波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自波形钢腹板组合箱梁问世以来,由于其良好的受力性能,这种新颖的组合结构已在国内外大跨度桥梁建设中得到了广泛的应用,但与所有肋板式结构相似,在这种组合箱梁中也存在剪力滞效应。针对这种情况,本文应用理论分析及有限元数值模拟对波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应进行了研究,开展的工作及得到的结论主要有:(1)介绍了波形钢腹板箱梁的历史、发展、结构形式、受力特征;对国内外关于波形钢腹板箱梁的研究状况进行了综述。(2)通过对波形钢腹板的纵向刚度比进行计算得出,在竖向荷载作用时可忽略波形钢腹板对组合结构抗弯承载力的贡献,而只计上、下混凝土翼板的作用。充分考虑波形钢腹板组合箱梁自身的结构特点,参照一般箱梁的剪力滞分析理论,拟定翼板纵向位移的横向分布为箱梁横向坐标的四次抛物线函数。以能量变分法为基础,推导波形钢腹板箱梁翼板任一点的轴向应力及剪力滞系数计算式。分析波形钢腹板简支箱梁、悬臂箱梁、连续箱梁在肋板顶部对称承受集中荷载或均布荷载作用时翼板剪力滞效应沿梁纵、横向的分布规律。分析波形钢腹板悬臂箱梁在承受集中荷载及均布荷载时,附加弯矩MF沿梁跨的纵向分布及正负剪力滞效应临界点坐标x0的位置。给出数值算例,验证本文方法的有效性和正确性。(3)为研究竖向荷载在组合箱梁顶板横向的不同作用位置对剪力滞效应产生的影响,采用对顶板、底板、悬臂板设置不同的纵向位移差函数,翼板纵向位移仍假定沿箱梁横向按四次抛物线分布,考虑荷载在顶板的横向作用位置不同对组合箱梁形变势能的影响,按能量变分原理,建立波形钢腹板简支组合箱梁在荷载横向变位下的控制微分方程,求解其剪力滞效应。对算例利用ANSYS建立分析模型进行计算,验证本文方法的正确性。分析得出:在荷载作用位置由肋板顶部往顶板中心移动的过程中,顶板剪力滞效应表现为由正向负的转变;在集中荷载作用下,这种影响显得尤为突出,但底板一直保持正剪力滞效应不变。(4)分析组合箱梁各结构尺寸参数如宽跨比、宽高比、悬翼比、顶底板厚度、波形钢腹板波高的变化对其剪力滞效应的影响。结果表明,宽跨比的变化对组合箱梁的剪力滞效应影响较大,而其他结构尺寸参数的改变对其剪力滞效应的影响并不明显。
【关键词】：波形钢腹板 组合箱梁 剪力滞效应 变分法 荷载横向变位 有限元
【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;U448.216
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 波形钢腹板组合箱梁桥的出现及应用9-11
• 1.2 波形钢腹板组合箱梁的构造特征11-13
• 1.3 波形钢腹板组合箱梁的优缺点13-14
• 1.4 波形钢腹板组合箱梁研究状况14-15
• 1.5 箱梁剪力滞效应的研究状况15-18
• 1.6 本文的主要研究内容及方法18-19
• 2 波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的理论分析及有限元模拟19-51
• 2.1 波形钢腹板的纵向刚度比计算19-20
• 2.2 变分法求解波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应20-29
• 2.2.1 变分法的基本假定20-21
• 2.2.2 变分法基本微分方程的建立21-24
• 2.2.3 变分法基本微分方程的求解24-29
• 2.3 波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的有限元模拟及数值算例29-33
• 2.3.1 有限元模型的建立29
• 2.3.2 数值算例29-32
• 2.3.3 结果对比分析32-33
• 2.4 波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的分布规律33-49
• 2.4.1 简支组合箱梁剪力滞效应的纵横向分布规律33-39
• 2.4.2 悬臂组合箱梁剪力滞效应的纵横向分布规律39-47
• 2.4.3 两跨连续组合箱梁剪力滞效应的分布规律47-49
• 2.5 本章小结49-51
• 3 波形钢腹板组合箱梁在荷载横向变位下的剪力滞效应51-62
• 3.1 基本假定及微分方程的建立51-56
• 3.1.1 基本假定51-52
• 3.1.2 微分方程的建立及边界条件的确定52-54
• 3.1.3 荷载横向变位下简支组合箱梁剪力滞效应理论计算54-56
• 3.2 算例分析及验证56-60
• 3.2.1 数值算例56
• 3.2.2 结果对比分析56-60
• 3.3 本章小结60-62
• 4 结构尺寸参数变化对波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的影响62-71
• 4.1 宽跨比对组合箱梁剪力滞效应的影响62-65
• 4.2 宽高比对组合箱梁剪力滞效应的影响65-66
• 4.3 悬翼比对组合箱梁剪力滞效应的影响66-67
• 4.4 顶、底板厚度对组合箱梁剪力滞效应的影响67-68
• 4.5 波高对组合箱梁剪力滞效应的影响68-70
• 4.6 本章小结70-71
• 5 结论与展望71-73
• 5.1 结论71-72
• 5.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-76
• 攻读学位期间的研究成果76

【参考文献】

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