[博士]斜拉橋扁平鋼箱主梁剪力滯效應研究

內容簡介

　　[博士]斜拉橋扁平鋼箱主梁剪力滯效應研究　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：長安大學　　學位年度：2009　　流線型扁平鋼箱梁的重量輕，抗彎、抗扭、抗風性能良好，已成為近代大跨徑和特大跨徑斜拉橋最常采用的主梁截面形式。這種新型主梁結構的高寬比更小，剪力滯效應也更加顯著，本文結合前人剪力滯效應的研究成果，對斜拉橋單箱三室扁平鋼箱梁的剪力滯效應進行了系統(tǒng)的研究?！　? (1)介紹了Reissner能量變分法和多桿比擬法計算單箱三室矩形截面主梁剪力滯效應的方法，并提出在多桿比擬法中考慮橫隔板和荷載橫向位置影響的分析方法；將扁平鋼箱梁截面進行標準化處理，利用疊加原理或肢解法得到了承受彎壓荷載的超靜定斜拉橋主梁剪力滯效應的分析方法。通過與有限元法分析結果的對比證明，文中方法可以近似計算考慮剪力滯效應時扁平鋼箱梁斜拉橋主梁的應力?！　? (2)利用有限元法建立不同設計參數的扁平鋼箱梁板殼模型，對各種尺寸參數、橋面橫坡以及荷載橫向作用位置的影響進行了對比分析。結果發(fā)現，寬跨比對主梁剪力滯系數的影響最為顯著，其次是中縱隔板的厚度和間距，其它幾何參數影響可忽略不計；橫坡的影響體現在對截面正應力的影響，對主梁剪力滯效應幾乎沒有影響；而荷載不同橫向作用位置的影響僅局限于作用位置附近區(qū)域。根據上述規(guī)律，利用最小二乘法，通過回歸分析得到了扁平鋼箱梁剪力滯系數的實用計算公式，是本文的一個創(chuàng)新點。文中實用計算公式與有限元分析結果誤差較小，可供工程計算參考。　　 (3)利用桿單元和殼單元的混合有限元法，以杭州灣跨海大橋北通航孔斜拉橋和濟南黃河大橋主橋斜拉橋為實例，對不同施工階段的結構進行分析計算，得到了不同施工方法和施工階段主梁剪力滯效應沿縱向的分布規(guī)律，并提出將主梁劃分為主塔和主墩永久支座附近區(qū)域I、初等梁理論最大正應力附近標準梁段區(qū)域II(包括斜拉索錨固面附近區(qū)域A和非拉索錨固面附近區(qū)域B)、其他應力集中作用區(qū)域III，建議在設計計算時，針對這3類區(qū)域分別建立混合有限元模型進行分析?！　? (4)為了解極限狀態(tài)下扁平鋼箱梁剪力滯效應的影響，利用有限元法進行了不同荷載作用條件下的彈塑性分析。結果表明：箱梁同一橫截面的頂(或底)板橫向各部分進入塑性階段的順序為：中縱隔板處、邊縱腹板處、箱梁中心線處；壓彎荷載作用下的箱梁項、底板屈服的先后，取決于結構的受力條件；在有限塑性變形條件下，外荷載的卸載將使結構出現殘余應力，使發(fā)生塑性變形的板塊中會出現類似負剪力滯效應的情況，而保持彈性工作狀態(tài)的板塊則仍為正剪力滯效應。

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