考虑纵向加劲肋影响的钢箱梁剪力滞及剪切变形双重效应研究

发布时间：2020-04-11 15:31

【摘要】：箱梁剪力滞问题历来都是桥梁理论研究中的一个经典课题。目前,国内外许多学者对混凝土箱梁的剪力滞效应做了大量的研究,而对于钢箱梁的剪力滞效应分析较少。钢箱梁相对于混凝土箱梁而言具有明显的区别,横隔板、纵向加劲肋及横向加劲肋都会对钢箱梁的剪力滞效应产生影响。因此,对钢箱梁的剪力滞效应进行系统研究很有必要。本文的主要研究内容及结论如下:(1)基于能量变分法和最小势能原理,建立了考虑纵向加劲肋影响的剪力滞控制微分方程和同时考虑纵向加劲肋影响的剪力滞及剪切变形双重效应的控制微分方程,并推导了简支梁和悬臂梁分别在集中荷载与均布荷载作用下的剪力滞效应的解析式。通过对比发现,考虑纵向加劲肋影响的剪力滞控制微分方程可退化为未考虑加劲肋影响的剪力滞控制微分方程。(2)结合钢箱梁实例,运用所推导出的解析式计算钢箱梁控制截面的应力、挠度和剪力滞系数解析解;运用ANSYS15.0建立了实例钢箱梁的三维壳单元模型,求出了相应边界条件和荷载工况下的数值解。通过理论计算值与数值解对比后发现:针对简支钢箱梁,对跨中截面翼缘板的应力而言,未考虑加劲肋影响的解析解相比数值解大35.81%,考虑纵向加劲肋影响的解析解与数值解相比,误差降到3.25%以内;对跨中截面挠度而言,未考虑加劲肋影响的解析解相比数值解大23.73%,考虑纵向加劲肋影响的解析解与数值解相比,误差降到11.73%以内。跨中作用集中荷载与满跨均布荷载相比,前者引起的跨中截面的剪力滞效应更加明显。是否考虑纵向加劲肋对钢箱梁的剪力滞系数影响很小。针对悬臂钢箱梁,对固端截面翼缘板的应力而言,未考虑加劲肋影响的解析解相比数值解大30.65%,考虑纵向加劲肋影响的解析解与数值解相比,误差降到3.91%以内;对自由端挠度而言,未考虑加劲肋影响的解析解相比数值解大33.74%,考虑纵向加劲肋影响的解析解与数值解相比,误差降到4.18%以内。自由端作用集中荷载与满跨均布荷载相比,后者引起的固端截面的剪力滞效应更加明显。是否考虑纵向加劲肋对钢箱梁的剪力滞系数影响很小。当同时考虑加劲肋影响的剪力滞及剪切变形双重效应后,简支钢箱梁跨中挠度解析解与数值解的误差在6.50%以内,悬臂钢箱梁自由端挠度解析解与数值解的误差在0.87%以内。(3)针对钢箱梁实例,计算了不同边界条件与荷载工况下的翼缘板有效宽度的理论值,并与《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)中考虑剪力滞影响下的钢箱梁翼缘板有效宽度的计算值进行对比分析,研究表明,理论计算的翼缘板有效宽度值均小于规范中的计算值。
【图文】：

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俄罗斯岛大桥

俄罗斯

正在建设中的俄罗斯岛大桥-2-
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441

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