压弯作用下组合梁斜拉桥桥面板剪力滞分析
本文选题:组合梁斜拉桥结构 切入点:剪力滞效应 出处:《西南交通大学》2016年硕士论文
【摘要】:诸多土木、航空类结构从轻型化考虑富于“板—腹”截面构型的设计,随之出现有别于初等梁弯曲理论的截面应力表现——“剪力滞效应”,该效应作为结构的一种独特力学现象,一直受到工程界广泛关注与重视。当今国内建设中大量涌现长跨、轻型、组合式桥梁结构(薄壁箱形、T构、刚构、组合梁等)和高耸建筑,该类结构的剪力滞效应更为突出。论文针对压弯作用下组合梁斜拉桥桥面板的剪力滞效应展开研究,一方面考虑压弯共同作用推导了组合梁结构的剪力滞系数表达式,讨论了典型构件的剪力滞系数求解方法;另一方面对组合梁斜拉桥桥面板的有效宽度和有效宽度系数系统性研讨。在此基础上,基于工程实例采用有限元法对组合梁斜拉桥桥面板的剪力滞效应进行了计算分析,并针对轴向力对桥面板剪力滞效应的影响进行了专项分析。论文工作主要包括以下部分:(1)考虑压弯共同作用效应,基于能量变分法详细推导了组合梁结构的剪力滞系数表达式,对典型结构与构件(双主梁翼缘、悬臂梁)剪力滞系数的求解方法进行了分析与讨论;(2)结合组合梁斜拉桥的结构形式、构造特点、受力特性的系统性阐述与理论分析,对其桥面板剪力滞效应的表现特征及表征方法进行了研究,并基于国内外设计规范的比较与研讨,提出了针对压弯荷载共同作用下组合梁结构桥面板有效宽度以及轴向力传递角度问题的求解方法;(3)基于组合梁斜拉桥工程实例,采用有限元法建立了实桥的空间分析模型以及桥面板的节段分析模型,对桥面板典型控制截面在不同工况所致压弯作用下的剪力滞效应进行计算与分析,揭示了压弯作用下组合梁斜拉桥剪力滞系数的表现特征与分布规律;同时针对轴向力对桥面板剪力滞效应的影响展开专项分析,得到轴向力作用下的桥面板正应力分布性状及传递角度,提出轴向力作用下桥面板有效宽度系数的实用计算方法,为同类型桥梁的结构计算与设计提供有益参考。
[Abstract]:Many civil and aeronautical structures are light to consider the design of "plate-belly" cross-section configuration, which is different from the theory of elementary beam bending in that the "shear lag effect" appears, which is a unique mechanical phenomenon of the structure. Nowadays, a large number of long-span, light-weight, composite bridge structures (thin-walled box T-frame, rigid frame, composite beam, etc.) and towering buildings have emerged in China. The shear lag effect of composite girder cable-stayed bridge deck is studied in this paper. On the one hand, the expression of shear lag coefficient of composite beam structure is derived considering the joint action of compression and bending. On the other hand, the effective width and effective width coefficient of deck slab of composite girder cable-stayed bridge are studied systematically. The shear lag effect of deck slab of composite girder cable-stayed bridge is calculated and analyzed by finite element method based on engineering examples. The influence of axial force on shear lag effect of bridge deck is analyzed. The main work of this paper includes the following parts: 1) considering the common effect of compression and bending. Based on the energy variational method, the expression of shear lag coefficient of composite beam structure is derived in detail. The calculation method of shear lag coefficient of typical structures and components (double main beam flange, cantilever beam) is analyzed and discussed. The structural form, structural characteristics, mechanical characteristics and theoretical analysis of composite beam cable-stayed bridge are analyzed and discussed. The characteristics and characterization of shear lag effect of bridge slab are studied, and based on the comparison and discussion of design codes at home and abroad, This paper presents a method to solve the problem of effective width and axial force transfer angle of deck slab of composite beam structure under combined compression and bending loads. The method is based on an engineering example of cable-stayed bridge with composite beam. The spatial analysis model of the real bridge and the segmental analysis model of the deck slab are established by using the finite element method. The shear lag effect of the typical control section of the bridge deck is calculated and analyzed under the effect of compression and bending under different working conditions. The characteristics and distribution of shear lag coefficient of composite girder cable-stayed bridge under compression and bending are revealed, and the special analysis of the influence of axial force on shear lag effect of deck slab is carried out. The normal stress distribution and transfer angle of deck slab under axial force are obtained. A practical calculation method for effective width coefficient of deck slab under axial force is proposed, which provides a useful reference for the structural calculation and design of the same type of bridge.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U441;U448.27
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,本文编号:1664545
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