考虑多种力学、时变效应的曲线组合箱型梁梁单元的建立

发布时间：2024-03-21 02:30

　　曲线钢-混凝土组合箱梁桥具有自重轻、跨越能力强、抗扭刚度大等优点,目前已逐渐广泛应用于城市公路立交桥和匝道桥的建设中。相较于直梁,曲线组合梁的受力存在明显的弯扭耦合现象,力学行为更为复杂。此外,在长期荷载的作用下,混凝土的收缩徐变将会使得曲线组合梁的长期性能更为复杂。采用三维精细有限元模型固然可以有效的分析曲线组合梁的受力行为,但其建模效率却远不如一维梁单元模型。本文首先在深入学习研究了已有梁单元模型的基础上提出了 2节点22自由度的曲线钢-混凝土组合梁梁单元模型,模型中的自由度分别包括曲梁径向位移、竖向位移、切向位移、扭转角、畸变角及钢与混凝土交界面的相对滑移等,该模型能有效的分析曲梁扭转翘曲、畸变翘曲及双向界面滑移等力学行为。之后结合Ansys精细有限元模型对比分析计算了 1个简支曲线钢-混凝土组合梁,从而验证的本文理论模型的正确性,并通过该理论模型简要分析讨论了曲线组合梁初曲率、横隔板数量及剪力连接件抗剪刚度等因素对曲线组合梁的影响。此后,为解决曲梁宽跨比过大所引起的大曲率效应及剪力滞效应,本文在上述所得梁单元模型的基础上引入了混凝土板及钢底板剪滞翘曲强度函数,并考虑了曲梁曲率沿...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 曲梁的受力特点及分析理论
        1.2.1 曲梁的受力特点
        1.2.2 曲梁计算理论回顾
    1.3 混凝土的时变效应
        1.3.1 混凝土的应变
        1.3.2 瞬时应变
        1.3.3 徐变应变
        1.3.4 收缩应变
        1.3.5 叠加原理
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 国内外关于曲线梁受力模型的研究
        1.4.2 国内外关于长期性能模型的研究现状
    1.5 本文的研究内容
2 曲线钢-混凝土组合梁梁单元模型
    2.1 引言
    2.2 曲线组合梁梁单元模型
        2.2.1 基本假设
        2.2.2 坐标系的选取
        2.2.3 组合箱型梁的位移模式及应变分量
        2.2.4 组合梁的平衡方程
        2.2.5 曲线组合梁的有限单元方程
        2.2.6 曲梁扭转扇形坐标与畸变扇形坐标计算
    2.3 模型验证
        2.3.1 与已有文献对比
        2.3.2 与ANSYS模型对比
    2.4 参数分析
        2.4.1 曲率分析
        2.4.2 横隔板分析
        2.4.3 滑移刚度分析
    2.5 本章小结
3 考虑大曲率及剪力滞效应的曲线组合梁梁单元模型
    3.1 引言
    3.2 考虑大曲率及剪力滞的梁单元模型
        3.2.1 基本假设
        3.2.2 组合箱型梁的位移模式及应变分量
        3.2.3 组合梁的平衡方程
        3.2.4 曲线组合梁的有限单元方程
        3.2.5 剪滞翘曲形函数
    3.3 模型验证
    3.4 参数分析
        3.4.1 大曲率效应及剪滞效应对计算结果的影响
        3.4.2 曲线组合梁剪力滞效应分析
    3.5 本章小结
4 考虑混凝土时变效应的曲线组合梁梁单元模型
    4.1 引言
    4.2 组合梁长期性能模型
        4.2.1 组合箱型梁的位移模式及应变分量
        4.2.2 组合梁的平衡方程
        4.2.3 曲线组合梁长期性能有限单元方程
    4.3 模型验证
    4.4 参数分析
        4.4.1 混凝土时变对组合梁位移及应力的影响
        4.4.2 混凝土时变对组合梁剪力滞效应的影响
        4.4.3 不同初曲率下混凝土时变的影响
        4.4.4 不同界面滑移刚度下混凝土时变的影响
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录A
附录B
附录C
附录D
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3933685