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预应力混凝土箱梁的剪力滞效应研究

作　者: 朱明坤
导　师: 张志田
学　校: 湖南大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 箱梁剪力滞 ANSYS 本构关系线弹性非线性
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 33次
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内容摘要

诸多学者对混凝土箱梁桥剪力滞效应问题展开了较为广泛和深入的研究，取得了较好的效果。但是，随着箱梁宽度的逐渐增大，非线性效应越来越突出，因此关于剪力滞的问题还有必要进一步深入研究。本文借助于有限元软件ANSYS，在考虑材料非线性本构关系的情况下，对结构逐级加载，分析结构在线弹性阶段、非线性阶段直至破坏全过程中的剪力滞的变化情况。并将各阶段的剪力滞情况进行对比，观察剪力滞的变化趋势。本文主要进行了以下的工作：(1)系统阐述了剪力滞效应、剪力滞系数和有效分布宽度的基本概念，以及国内外的研究现状及目前存在的问题。(2)详细地总结了预应力钢筋混凝土箱梁非线性有限元计算理论、混凝土和钢筋的本构模型以及预应力混凝土结构的建模方法。并给出本文所采用的计算理论、混凝土和钢筋的本构模型以及建模方法。(3)针对本文计算模型，研究了在线弹性本构关系假定下，几种荷载形式作用下的剪力滞的分布规律，并做了相应的对比分析。(4)针对本文计算模型，研究了在考虑材料非线性的本构关系时，均布荷载和集中荷载作用下，结构全过程分析中剪力滞的变化情况。分析表明，考虑材料非线性时，结构处于不同的受力阶段，截面的剪力滞效应是变化的。并对不同荷载形式、不同分析阶段以及线弹性和非线弹性的结果进行了对比分析。总结了荷载形式和材料的本构关系对剪力滞分布的影响。(5)总结了本文的研究成果，并对箱梁的剪力滞效应的研究提出展望。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-13
附表索引  13-14
第1章绪论  14-22
  1.1 箱梁剪力滞效应  14-16
    1.1.1 箱形截面梁的简介  14
    1.1.2 剪力滞效应的概述  14-15
    1.1.3 剪力滞系数和有效分布宽度  15-16
  1.2 国内外的研究现状  16-20
    1.2.1 解析解理论  16-18
    1.2.2 模型试验  18-19
    1.2.3 有限元数值分析  19
    1.2.4 目前所存在的问题  19-20
  1.3 本文主要研究的内容和技术路线  20-22
第2章预应力混凝土箱梁非线性有限元计算理论  22-37
  2.1 非线性计算理论  22-25
    2.1.1 非线性理论的概述  22-23
    2.1.2 求解过程的非线性问题  23-25
    2.1.3 薄壁箱梁考虑剪力滞的非线性理论  25
  2.2 有限元分析理论  25-27
    2.2.1 有限元分析的基本概念  25-26
    2.2.2 有限单元分析的基本步骤  26-27
  2.3 混凝土箱梁的建模方法  27-35
    2.3.1 ANSYS及其单元的介绍  27-28
    2.3.2 混凝土的本构关系  28-30
    2.3.3 预应力钢筋的本构关系  30
    2.3.4 钢筋混凝土结构的建模方法  30-31
    2.3.5 箱梁分析模型的建立  31-35
  2.4 本章小结  35-37
第3章预应力混凝土箱梁剪力滞效应的线性分析  37-59
  3.1 工程概况  37-38
  3.2 箱梁的有限元模型  38-39
  3.3 结果分析  39-55
    3.3.1 自重作用  39-42
    3.3.2 预应力作用  42-46
    3.3.3 均布荷载作用  46-51
    3.3.4 集中荷载作用  51-55
  3.4 不同荷载形式对同一截面剪力滞效应的影响  55-57
    3.4.1 荷载综合作用下的对比  55-56
    3.4.2 荷载增量效应下的对比  56-57
  3.5 本章小结  57-59
第4章预应力混凝土箱梁剪力滞效应的非线性分析  59-89
  4.1 材料非线性的概念  59
  4.2 材料本构模型的选取  59-60
  4.3 集中荷载作用  60-73
    4.3.1 算法验证  60-61
    4.3.2 开裂荷载和极限荷载的确定  61-64
    4.3.3 腹板应变分析  64-65
    4.3.4 中跨跨中截面结果分析  65-71
    4.3.5 中支座截面结果分析  71-73
  4.4 均布荷载作用  73-86
    4.4.1 开裂荷载和极限荷载的确定  73-76
    4.4.2 腹板应变分析  76-77
    4.4.3 中跨跨中截面结果分析  77-82
    4.4.4 中支座截面结果分析  82-86
  4.5 对比分析  86-87
    4.5.1 中跨跨中截面的影响分析  86
    4.5.2 中支座截面的影响分析  86-87
  4.6 本章小结  87-89
结论与展望  89-92
参考文献  92-95
致谢  95

预应力混凝土箱梁的剪力滞效应研究

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