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双层荷载连续箱梁剪力滞效应研究

作　者: 郭建斌
导　师: 陈燊
学　校: 福州大学
专　业: 结构工程
关键词: 剪力滞效应双层连续箱梁开孔腹板有限元法模型试验
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本文运用有限元分析和有机玻璃模型试验方法对双层荷载连续箱梁的剪力滞效应进行深入研究。采用ANSYS有限元软件建立一般实腹连续箱梁和腹板开孔（空腹）连续箱梁的分析模型，分析得到箱梁控制截面各节点应力以及相应的剪力滞系数，并通过与变分解、模型试验结果的比较验证了有限元分析的结果。基于所建立的有限元模型，本文分别对实腹和腹板开孔两种箱梁在恒载、车载、预应力荷载作用时，各主要截面的剪力滞效应进行分析，通过施加纵向最不利的和横向对称的车辆荷载，研究实腹连续箱梁和空腹连续箱梁在承受双层荷载和单层荷载时引起的剪力滞效应，并考虑腹板开孔及开孔位置对于连续箱梁剪力滞效应的影响。分析表明，双层车载对于箱梁引起的剪力滞系数比单层车载的影响要小，对于箱梁中存在引起的剪力滞后现象有一定的改善作用。对在跨中底板和支座底板布置通长预应力束的分析表明箱梁自重和预应力的共同作用对箱梁的剪力滞效应有很明显的影响。在前人对等截面、变截面实腹箱梁剪力滞效应影响参数研究的基础上，本文进一步对腹板开孔的连续箱梁的宽跨比、底板翼缘伸出以及预应力锚固位置改变等参数对箱梁剪力滞的影响进行研究。结果表明宽跨比的减小以及锚固位置相对于对称轴的偏离都有使箱梁底板剪力滞系数减小的趋势；而底板翼缘伸出布置人行道则使底板腹肋交界处的剪力滞系数增大。对所选择的结构形式进行缩尺有机玻璃模型试验，得到实腹连续箱梁和空腹箱梁在各种试验工况荷载下的应力，通过换算分析，验证了本文所建立的有限元模型的准确性，由此得到两种箱梁各主要断面剪力滞效应的变化规律。本研究作为“上下行分层车道箱式连续梁桥”的前瞻性研究课题之一，旨在充分利用箱梁的结构空间，发挥高箱抗弯抗扭性能，将两桥集于一桥，具有理论创新意义和工程应用前景。

全文目录

第一章绪论  6-17
  1．1 文献综述  6-14
    1．1．1 箱形截面梁  6-7
    1．1．2 箱形梁的剪力滞  7-9
    1．1．3 国内外理论研究概况  9-13
    1．1．3 双层桥  13-14
  1．2 论文简介  14-16
    1．2．1 研究背景  14-15
    1．2．2 解决方案  15
    1．2．3 研究的思路及意义  15-16
  1．3 本文的主要工作  16-17
第二章变分法分析连续箱梁的剪力滞效应  17-23
  2．1 基本假定  17-18
  2．2 剪力滞基本微分方程  18-19
  2．3 翼板应力及剪力滞系数的求解  19-20
  2．4 变分法结合叠加法求解连续箱梁剪力滞效应  20-22
    2．4．1 叠加法求解连续箱梁剪力滞效应  20-21
    2．4．2 承受均步荷载的简支梁  21
    2．4．3 承受集中荷载的简支梁  21-22
    2．4．4 等小简支梁法求解连续箱梁剪力滞效应  22
  2．5 本章小结  22-23
第三章双层连续箱梁剪力滞效应的有限元分析  23-44
  3．1 双层连续箱梁剪力滞分析的有限元模型  23-27
    3．1．1 连续箱梁桥结构的数值模型化  23-25
    3．1．2 荷载的模型化  25-26
    3．1．3 双层连续箱梁剪力滞效应的研究方法  26-27
  3．2 恒载剪力滞效应  27-33
    3．2．1 连续箱梁在恒载作用下正应力分布  28-30
    3．2．2 恒载作用下连续箱梁截面剪力滞效应分析  30-33
  3．3 活载剪力滞效应  33-40
    3．3．1 连续箱梁载活载作用下正应力分布  35
    3．3．2 活载下连续箱梁截面剪力滞效应分析  35-40
  3．4 预应力剪力滞效应  40-43
    3．4．1 双层连续箱梁由预应力束引起的正应力分布  40
    3．4．2 双层连续箱梁预应力底板束引起的剪力滞效应  40-42
    3．4．3 双层连续箱梁预应力顶板束引起的剪力滞效应  42-43
  3．5 本章小结  43-44
第四章空腹连续箱梁剪力滞效应的参数影响分析  44-53
  4．1 宽跨比的影响  44-48
    4．1．1 几何尺寸的选定  44-45
    4．1．2 空腹连续箱梁恒载下的剪力滞效应参数影响分析  45-47
    4．1．3 空腹连续箱梁双层车载下的剪力滞效应参数影响分析  47-48
  4．2 底板人行道翼缘板对空腹连续箱梁剪力滞的影响  48-50
  4．3 底板预应力不同锚固位置对空腹连续箱梁剪力滞的影响  50-52
  4．4 本章小结  52-53
第五章有机玻璃模型试验及分析验证  53-66
  5．1 模型试验  53-59
    5．1．1 试验目的  53
    5．1．2 模型试验  53-55
    5．1．3 测试断面和测点布置  55-56
    5．1．4 荷载工况与加载工况  56-57
    5．1．5 试验方法与步骤  57-58
    5．1．6 模型试验数据量测及处理  58-59
  5．2 试验结果与理论解的比较分析  59-64
    5．2．1 模型实测解与有限元解的比较  59-60
    5．2．2 理论与试验计算分析  60-64
  5．3 模型试验结果分析  64-66
总结与展望  66-68
参考文献  68-70
致谢  70-71
个人简历  71

双层荷载连续箱梁剪力滞效应研究

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