单箱双室系梁型高速铁路系杆拱桥的剪力滞效应研究

发布时间：2020-08-29 09:42

　　 随着国内外经济建设快速发展和人民生活水平的不断提高,桥梁设计原则“安全、适用、经济、美观”中的美观越来越受到人们的重视,各类桥梁不仅是作为工程实体存在,而且还作为一种空间艺术构造存在于社会生活中。近几年来,国内外都设计了各种类型的拱桥,一方面丰富了桥梁的美学造型,另一方面也促进了桥梁建设的迅速发展。本文根据节段和整体之间静力平衡的互等条件得到箱梁节段简化分析的原理和方法,以简支梁和连续梁在竖向荷载作用下为例,应用节段简化分析方法计算简支梁和连续梁在竖向荷载作用下所选特殊截面顶板和底板应力值,通过与ANSYS所得截面顶板和底板应力值进行比较,可以得到结果,节段简化分析方法与ANSYS所得应力值吻合良好,所以节段简化分析方法应用于简支梁和连续梁在竖向荷载作用下的剪力滞效应是适用的。本文以银西高铁系杆拱桥为工程背景,建立了全桥有限元模型,进行了系杆拱桥主梁剪力滞效应研究和剪力滞效应影响因素的参数分析。本文完成的工作主要有:(1)从梁段基于普通梁理论的静力平衡条件出发,根据节段和整体之间静力平衡的互等条件,构建箱梁剪力滞节段简化分析方法,并用其分析箱梁剪力滞效应。结合具体箱梁受集中力作用下模型,通过本文方法计算特殊截面顶板和底板不同位置处的应力值,并和有限元模型得到的应力值进行比较分析,两者应力变化趋势符合良好。验证该种方法的可行性。本文提出的箱梁节段分析方法适用于简支梁和连续梁在竖向力作用下的剪力滞效应,也可推广应用于复杂箱梁结构的剪力滞简化分析;(2)以银西高铁系杆拱桥为工程背景,通过建立Midas Civil和ANSYS的有限元模型,比较有限元方法与节段简化分析方法得到的应力值,得到系杆拱桥的剪力滞效应规律。系杆拱桥成桥状态单箱双室箱梁顶板的剪力滞效应较为显著,尤其是在跨中位置,截面最大应力超出平均应力16%。箱梁底板的剪力滞效应和顶板相比不明显,最大的剪力滞系数在5%以内,此特点和箱梁结构宽翼缘、较窄底板的结构特征是符合的;(3)通过改变顶板厚度尺寸、底板厚度尺寸、腹板厚度尺寸、有无预应力设置等因素,经过有限元软件ANSYS建立银西高铁系杆拱桥成桥时全桥多个有限元计算模型,得到这些参数对系杆拱桥剪力滞效应的影响,后续设计和施工可以参考得到的这些重要结论。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U441;U448.225
【部分图文】：

07 sinh( )( cosh( ))(1 6 tanh( ) M l x n kxkx I l kl （2.4）中 y 的取值分别为，1 12/( - ) / ( )yy by b b y bb 顶板悬臂板/ 底板 2.1。截面尺寸，图 2.5 所示的受力情况，建立以如图 2.7 所示，计算简支梁距梁端 8m，1hb=1.782m）的应力值，将 ANSYS 所得 2.8、2.9、2.10、2.11 所示。

1 12( - ) / ( )yy b b y bb 悬臂板/ 底板（2.5）式（2.5）中各符号见图 2.1。（2）ANSYS 分析本例对图 2.4 所示截面尺寸，图 2.5 所示的受力情况，建立以 SHELL63 为单元类型的 ANSYS 有限元模型如图 2.7 所示，计算简支梁距梁端 8m，10m，18m，20m 处顶板（hu=1.218m）和底板（hb=1.782m）的应力值，将 ANSYS 所得结果与节段简化分析所得结果进行对比，如图 2.8、2.9、2.10、2.11 所示。图 2.7 简支梁 ANSYS 模型图

1 12( - ) / ( )yy b b y bb 悬臂板/ 底板（2.5）式（2.5）中各符号见图 2.1。（2）ANSYS 分析本例对图 2.4 所示截面尺寸，图 2.5 所示的受力情况，建立以 SHELL63 为单元类型的 ANSYS 有限元模型如图 2.7 所示，计算简支梁距梁端 8m，10m，18m，20m 处顶板（hu=1.218m）和底板（hb=1.782m）的应力值，将 ANSYS 所得结果与节段简化分析所得结果进行对比，如图 2.8、2.9、2.10、2.11 所示。图 2.7 简支梁 ANSYS 模型图

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本文编号：2808385