波形钢腹板PC组合箱梁弯扭力学性能分析与试验研究

发布时间：2017-06-10 07:07

  本文关键词：波形钢腹板PC组合箱梁弯扭力学性能分析与试验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为探究波形钢腹板组合箱梁在复合弯扭下的约束扭转和畸变性能,本文基于乌氏第二扭转理论建立箱梁约束扭转控制微分方程并采用初参数法求解;利用板元法,结合初等梁理论和薄板理论建立箱梁畸变控制微分方程并采用比拟地基梁法求解;由以上求解得到扭转、畸变的关键参数,同时通过室内模型试验梁静载试验并借助有限元数值模拟手段对此问题展开研究,并将三种方法所得结果作对比并分析论证。还对影响箱梁抗扭性能的关键构造--横隔板的合理设置问题展开研究,并给出了中横隔板合理设置的最大间距和合理厚度。得到主要结论如下:1)偏载下箱梁发生刚性扭转,使箱梁产生附加挠度和翘曲应力且该翘曲应力与弯曲应力相比占很大比重,这一点得到了理论计算结果,模型试验和有限元数值模拟的验证;2)翘曲应力最大值发生在混凝土板,且畸变翘曲应力大于扭转翘曲应力,但二者在耦合作用中具体所占比重还有待研究;3)波形板对纵向翘曲(含扭转翘曲和畸变翘曲)不敏感,但波形板在偏载下产生的竖向附加剪应力数值较大,在波形板抗剪设计中不可忽视;4)三种方法的对比结果显示,有限元计算精度高于实测值和理论计算,采用本文理论计算波形钢腹板组合箱梁的扭转和畸变具有一定精度且偏于安全;5)设置横隔板可显著减小箱梁畸变变形,而对箱梁弯曲、扭转性能几乎没有太大的改善。本文研究成果以期对该类桥梁的设计,施工监控和同类试验提供参考。
【关键词】：波形钢腹板组合箱梁 复合弯扭 模型试验 横隔板合理设置
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.216
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 波形钢腹板PC组合箱梁桥优越性9-10
• 1.2 波形钢腹板PC组合箱梁发展简介及研究概述10-18
• 1.2.1 国外典型波形钢腹板PC组合箱梁简介10-13
• 1.2.2 国内典型波形钢腹板PC组合箱梁桥简介13-15
• 1.2.3 国内外研究现状15-18
• 1.3 研究意义及主要研究内容18-21
• 1.3.1 研究意义18-19
• 1.3.2 主要研究内容19-21
• 2 波形钢腹板PC组合箱梁扭转性能分析21-33
• 2.1 波形钢腹板力学性能21-24
• 2.1.1 波形板纵向表观模量21-22
• 2.1.2 波形板有效剪切模量及换算截面22-24
• 2.2 约束扭转纵向位移24
• 2.3 约束扭转应力24-28
• 2.3.1 约束扭转正应力24-26
• 2.3.2 约束扭转剪应力26-27
• 2.3.3 约束扭转微分方程27-28
• 2.3.4 约束扭转初参数法解法28
• 2.4 波形钢腹板PC组合箱梁约束扭转算例28-31
• 2.5 本章小结31-33
• 3 波形钢腹板PC组合箱梁畸变性能分析33-46
• 3.1 畸变微分方程的推导33-42
• 3.1.1 各板元平面内力系34-38
• 3.1.2 各板元平面外力系38-42
• 3.2 畸变微分方程求解42
• 3.3 波形钢腹板PC组合箱梁畸变分析算例42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 波箱钢腹板PC组合箱梁扭转与畸变试验研究46-63
• 4.1 模型试验梁的设计46-50
• 4.2 模型试验梁的制作50-51
• 4.3 扭转及畸变性能试验方案51-54
• 4.3.1 试验目的51-52
• 4.3.2 加载装置及加载方式52
• 4.3.3 试验测点布置52-54
• 4.3.4 加载终止原则54
• 4.3.5 有限元模型54
• 4.4 试验结果与分析54-62
• 4.4.1 挠度54-57
• 4.4.2 纵向翘曲正应力57-60
• 4.4.3 钢腹板附加的剪应力60-62
• 4.5 本章小结62-63
• 5 波箱刚腹板组合箱梁横隔板合理设置研究63-70
• 5.1 横隔板对波形钢腹板箱梁弯扭性能的影响63-65
• 5.2 横隔板合理间距设置研究65-68
• 5.2.1 有限元模型的选择65
• 5.2.2 直波形钢腹板横隔板间距有限元结果65-67
• 5.2.3 横隔板合理间距设置67-68
• 5.3 横隔板合理厚度设置研究68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 6 结论和展望70-72
• 6.1 结论70
• 6.2 展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 攻读学位期间研究成果76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：437655