单箱单室等截面波腹钢—钢底板—混凝土顶板组合箱梁扭转力学性能分析

发布时间：2020-10-25 05:53

　　 目前,国内外学者对于传统波形钢腹板组合箱梁的扭转力学性能已进行了大量的研究并取得了相对成熟的理论成果,但对波腹钢-钢底板-混凝土顶板组合箱梁的扭转性能研究鲜见,本文对该类组合箱梁扭转性能进行研究,主要研究内容和成果如下:(1)基于乌氏理论推导了波腹钢-钢底板-混凝土顶板组合箱梁的扭转应力求解公式,并采用有限元方法对其正确性进行了验证。(2)对波腹钢-钢底板-混凝土顶板组合箱梁与截面尺寸等效的传统型波形钢腹板组合箱梁的扭转角、约束扭转双力矩、翘曲变形系数及约束扭转应力进行理论计算并对比分析研究,结果表明采用钢材完全替换传统波形钢腹板组合箱梁的混凝土底板,从结构受扭角度分析具有可行性。(3)对波腹钢-钢底板-混凝土顶板组合箱梁与传统型波形钢腹板组合箱梁抗扭性能采用ANSYS有限元对比分析,得出两者箱梁顶板扭转与畸变耦合正应力近似相等,前者箱梁底板产生更大的扭转与畸变耦合正应力,但前者箱梁腹板扭转与畸变剪应力小于后者箱梁,说明波腹钢-钢底板-混凝土顶板组合箱梁能够吸收扭转与畸变变形能,从扭转应力角度可考虑在工程中使用该类型桥梁。(4)采用Hamilton原理推导同时考虑自由扭转扭矩与约束扭转扭矩时波腹钢-钢底板-混凝土顶板组合箱梁的扭转振动频率计算公式,并通过有限元验证其正确性。(5)对波腹钢-钢底板-混凝土顶板组合箱梁中箱梁几何参数与横隔板对扭转振动的影响进行研究,得出高跨比过大与过小均会降低箱梁的抗扭刚度,且腹板厚度超过钢底板厚度后对抗扭贡献率不大,同时带加劲肋的钢底板中,加劲肋的厚度与高度增加对扭转一阶振动频率的影响不明显,在实际设计中应综合考虑经济性与加劲肋对箱梁其他力学性能的影响合理设置。布设横隔板可提高波腹钢-钢底板-混凝土组合箱梁的扭转振动频率,但随着横隔板数目逐渐加密,对扭转振动频率的影响不再明显。
【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
【部分图文】：

波形钢板在桥轴向运用对接焊缝进行接合[1]。随后波形钢腹板组合箱桥技进行快速研究与试验探究，在 1996 年修建了首座波形钢腹板连续箱梁桥—银（图 1.4），该桥做公路桥梁使用，跨径组合为 27.4+3×45.5+44.9m，桥面净宽 8梁中设置中横隔板与边横隔板，上下翼缘板与波形钢腹板的连接方式同新开均采用栓钉连接[1]。1999 年，新建的本谷桥（图 1.5），全长 197.2m，桥面净宽 10组合为 44.0+97.2+56.0m，上下翼缘板与波形钢腹板的连接采取了嵌入式[1]连2002年，日本建成了中野高架一桥和中野高架二桥，桥跨全长250m，桥面净宽8.组合分别为 48.0+70.5+81.5+50.8m 和 57.5+83.8+60.5+38.8m。在 2005 年，日本作川桥，该桥为四跨斜拉桥，桥跨组合为 173.4+2×235.0+173.4m，施工方法施工。在 2006 年日本建成了鬼怒川桥（图 1.6），该桥当时是该类箱梁中跨径之 1005m，桥跨组合为 45.75+4×46.80+61.70+8×71.80+60.55m，桥面净宽 8.6在 2007 年建成了栗东桥（图 1.7），考虑到建设地理位置的特殊性和重要性，组合箱梁矮斜拉桥，分上下行，上行桥全长 485m，下行全长 555m。

波形钢板在桥轴向运用对接焊缝进行接合[1]。随后波形钢腹板组合箱桥技进行快速研究与试验探究，在 1996 年修建了首座波形钢腹板连续箱梁桥—银（图 1.4），该桥做公路桥梁使用，跨径组合为 27.4+3×45.5+44.9m，桥面净宽 8梁中设置中横隔板与边横隔板，上下翼缘板与波形钢腹板的连接方式同新开均采用栓钉连接[1]。1999 年，新建的本谷桥（图 1.5），全长 197.2m，桥面净宽 10组合为 44.0+97.2+56.0m，上下翼缘板与波形钢腹板的连接采取了嵌入式[1]连2002年，日本建成了中野高架一桥和中野高架二桥，桥跨全长250m，桥面净宽8.组合分别为 48.0+70.5+81.5+50.8m 和 57.5+83.8+60.5+38.8m。在 2005 年，日本作川桥，该桥为四跨斜拉桥，桥跨组合为 173.4+2×235.0+173.4m，施工方法施工。在 2006 年日本建成了鬼怒川桥（图 1.6），该桥当时是该类箱梁中跨径之 1005m，桥跨组合为 45.75+4×46.80+61.70+8×71.80+60.55m，桥面净宽 8.6在 2007 年建成了栗东桥（图 1.7），考虑到建设地理位置的特殊性和重要性，组合箱梁矮斜拉桥，分上下行，上行桥全长 485m，下行全长 555m。

该桥为四跨斜拉桥，桥跨组合为 173.4+2×235.0+173.4m，施工方法施工。在 2006 年日本建成了鬼怒川桥（图 1.6），该桥当时是该类箱梁中跨径之 1005m，桥跨组合为 45.75+4×46.80+61.70+8×71.80+60.55m，桥面净宽 8.6在 2007 年建成了栗东桥（图 1.7），考虑到建设地理位置的特殊性和重要性，组合箱梁矮斜拉桥，分上下行，上行桥全长 485m，下行全长 555m。图 1.1 法国 Cognac 桥 图 1.2 法国 Maupre 桥
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本文编号：2855563