大跨径波形钢腹板箱梁桥剪力滞效应研究

发布时间：2017-09-01 16:26

  本文关键词：大跨径波形钢腹板箱梁桥剪力滞效应研究

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【摘要】：波形钢腹板组合箱梁桥是一种用波折钢腹板替代混凝土腹板的新型钢-混组合结构桥梁,具有受力明确、材料利用率高、轻型、美观、高效、耐久、永久避免腹板开裂等优点,避免了传统钢筋混凝土梁桥的一些缺陷,是城市、景区较好的桥型选择,在国内外获得了广泛的推广应用,尤其在最近几年,波形钢腹板组合桥出现了井喷式的建设热潮。为了研究大跨波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应,本文以普通箱形梁剪力滞理论为基础,参照波形钢腹板箱梁自身的结构特点,同时结合两座悬臂施工的大跨径波形钢腹板箱梁桥,建立了多个有限元模型,探究了不同施工阶段以及不同荷载工况下大跨径波形钢腹板箱梁桥剪力滞效应的变化规律,同时对影响剪力滞效应的相关几何参数进行了分析,全文主要包括以下几方面的工作:(1)建立了平面杆系模型和空间实体有限元模型,模拟施工过程,选取多个关键截面,研究了波形钢腹板组合箱梁桥在不同施工阶段下的剪力滞效应分布规律;(2)对比拟法计算大跨径波形钢腹板箱梁桥剪力滞效应的公式进行了详细推导,采用三杆比拟法同时结合有限元分析模型研究了某大跨波形钢腹板连续箱梁桥关键截面在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应;(3)通过ANSYS有限元软件,研究了大跨径波形刚腹板箱梁桥在不同宽跨比(B/L)、高跨比(H/L)、顶板厚度(D)影响下的剪力滞效应分布规律,总结了大跨径波形钢腹板箱梁桥中影响其剪力滞效应的主要几何参数;结果表明:大跨波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应随着施工阶段的推移是一个动态变化的过程,在悬臂施工阶段,剪力滞效应变化较快,在施工阶段后期,剪力滞效应变化缓慢,最大剪力滞效应发生在最大悬臂状态时的端部截面;三杆比拟法能够可靠、有效地计算大跨径波形钢腹板箱梁桥的剪力滞效应;同时由分析结果可知,宽跨比、顶板厚度等是影响剪力滞效应的关键因素,在工程设计中应予以注意。本文对大跨径波形钢箱梁桥的剪力滞效应做了较为详尽的分析,可以为相关工程设计提供借鉴。
【关键词】：桥梁工程 剪力滞效应 有限元 三杆比拟法 波形钢腹板组合箱梁桥 大跨径
【学位授予单位】：湖南大学
【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11-25
• 1.1 波形钢腹板组合箱梁桥的发展概况11-15
• 1.2 波形钢腹板整体构造15-18
• 1.2.1 组合箱梁桥的构造特点15-16
• 1.2.2 波形钢腹板16
• 1.2.3 体外预应力钢束16-17
• 1.2.4 剪力连接件17-18
• 1.3 波形钢腹板组合箱梁桥结构特点18-19
• 1.4 箱梁受力分析19-20
• 1.5 波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应研究现状20-23
• 1.5.1 剪力滞定义及其参数20-21
• 1.5.2 国内外在剪力滞问题上的研究方法21
• 1.5.3 传统混凝土箱梁剪力滞效应研究概况21-22
• 1.5.4 波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应研究概况22-23
• 1.6 本文主要研究思路与研究内容23
• 1.7 本章小结23-25
• 第2章 有限元模型的建立25-34
• 2.1 概述25
• 2.2 工程背景25-27
• 2.2.1 桥型布置25-26
• 2.2.2 波形钢腹板布置26
• 2.2.3 施工方法简介26-27
• 2.3 有限元法思路27-28
• 2.3.1 有限元法概述27-28
• 2.3.2 本文有限元法的思路28
• 2.4 不同单元组合建模存在的问题28
• 2.5 常用解决方法28-29
• 2.5.1 约束方程28-29
• 2.5.2 MPC法简介29
• 2.6 相关有限元模型的建立29-32
• 2.6.1 平面杆系模型建模思路29-30
• 2.6.2 平面杆系模型具体参数选择30-31
• 2.6.3 空间实体有限元模型31-32
• 2.7 分析方法32-33
• 2.8 本章小结33-34
• 第3章 大桥施工阶段剪力滞效应分析结果34-46
• 3.1 概述34
• 3.2 分析控制截面34-35
• 3.3 6#块施工完毕35-37
• 3.3.1 短悬臂时结构内力分布35
• 3.3.2 短悬臂时关键截面应力值35-37
• 3.3.3 剪力滞系数分析结果37
• 3.4 最大悬臂状态下分析结果37-40
• 3.4.1 最大悬臂时结构内力分布37-38
• 3.4.2 最大悬臂时关键截面应力值38-39
• 3.4.3 剪力滞系数分析结果39-40
• 3.5 大桥合龙40-42
• 3.5.1 大桥合龙下结构内力分布40
• 3.5.2 大桥合龙后关键截面应力值40-42
• 3.5.3 大桥合龙后应力及剪力滞分析结果42
• 3.6 二期恒载作用力分析42-45
• 3.6.1 桥面铺装完成后结构内力分布43
• 3.6.2 桥面铺装完成后截面应力值43-44
• 3.6.3 桥面铺装完成后剪力滞分析结果44-45
• 3.7 施工阶段全过程剪力滞系数分布探究45
• 3.8 本章小结45-46
• 第4章 三杆比拟法分析波形钢腹板箱梁剪力滞效应46-60
• 4.1 概述46
• 4.2 比拟杆法的求解思路46-47
• 4.3 加劲肋杆面积的计算47-49
• 4.3.1 等效薄板的面积和厚度47-48
• 4.3.2 加劲杆面积48-49
• 4.4 等截面简支梁的九杆比拟法求解49-52
• 4.4.1 微分方程的建立49-50
• 4.4.2 边界条件50-51
• 4.4.3 微分方程求解51
• 4.4.4 MATLAB编程51-52
• 4.5 变截面连续箱梁的三杆比拟法求解52-56
• 4.5.1 叠加法52-53
• 4.5.2 等代简支梁法53
• 4.5.3 三杆比拟法推导53-56
• 4.6 计算实例56
• 4.7 计算结果56-59
• 4.7.1 关键截面选取56-57
• 4.7.2 关键截面应力及剪力滞系数结果57-59
• 4.8 本章小结59-60
• 第5章 剪力滞效应影响因素分析及工程建议60-69
• 5.1 概述60
• 5.2 剪力滞效应因素分析60-68
• 5.2.1 宽跨比对剪力滞的影响(B/L)61-63
• 5.2.2 高跨比对剪力滞效应的影响（H/L）63-65
• 5.2.3 不同顶板厚度（D）65-68
• 5.3 本章小结68-69
• 结论与展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 附录A（攻读学位期间发表的学术论文目录）76

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本文编号：773151