新型波形腹板钢混组合小箱梁桥剪力滞效应研究

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随着波形钢腹板组合梁桥不断发展,设计和技术愈加完善,出现了一种改进的新型组合箱梁,主要不同的地方是将传统的混凝土底板用钢底板代替。这种新型波形钢腹板组合结构相较于传统的波形钢腹板组合结构自重更轻,充分利用了钢材抗拉的性能,在施工中已经得到应用。传统的波形钢腹板组合箱梁的力学研究较多,而这种新型的结构研究的较为稀少。本文将针对这种新型结构的简支箱梁剪力滞效应展开研究。主要包括内容:
  (1)首先搜集有关波形钢腹板组合箱梁研究的国内外有关资料,了解其主要受力特点,尤其对于剪力滞效应的定义、研究方法以及研究现状。
  (2)通过建立剪力滞翘曲位移函数,考虑不同翼板位移的修正,以及因截面正应力不平衡而附加的轴向位移修正项,基于能量变分法进行理论推导简支的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应。然后推导其在不同的外部荷载工况下,利用不同边界条件得到翼板转角最大差值函数。通过得到的差值函数,推导其挠度、截面正应力和各翼板的剪力滞系数。在理论推导时,发现剪力滞效应和腹板剪切变形都会对挠度产生影响,腹板的剪切变形对正应力没有影响。不同荷载形式下箱梁的剪力滞效应不同,但是同一种荷载形式下荷载的大小对剪力滞系数无影响。
  (3)以某工程为例,利用第二章的理论推导得到的公式,计算简支箱梁的挠度、应力以及剪力滞系数。运用有限元软件建立算例中的模型,提取模型的挠度和应力值,将两种方法的结果进行对比可以看出数据吻合良好。通过两种方法的分析可以看出荷载作用下截面应力分布出现明显的剪力滞效应。均布荷载和集中荷载合力相同时,集中荷载作用下跨中截面的剪力滞系数较大。在纵桥向跨中集中荷载产生的剪力滞效应影响范围很小,跨中剪力滞效应最大,均布荷载作用下全跨都出现剪力滞效应,由跨中至支点处呈增大趋势。在结合规范和本文理论值对顶板混凝土有效分布宽度对比分析时,集中荷载下跨中截面差值较大。
  (4)通过改变箱梁各组成结构的尺寸,分析不同因素变化时对简支的新型波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的影响规律。现代城市桥梁在设计时考虑到运输和施工的便利采用小箱梁结构,所以利用有限元软件针对简支多箱单室的小箱梁在不同施工次序下的挠度、应力以及施工阶段的剪力滞效应进行分析,得到更为合理的施工次序。
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