行车荷载作用下预应力混凝土曲线箱梁剪力滞分析材料本构模型研究

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目前,箱梁截面已被广泛应用于城市高架桥、轨道交通以及互通式立交桥中。在曲线箱梁桥设计中,剪力滞效应引起人们高度的重视,已有大量学者对其进行了研究,并取得了很多成果。但是,有关行车荷载作用下曲线箱梁剪力滞效应的研究还很少,本文在前人研究的基础上采用有限元对行车荷载作用下预应力混凝土曲线箱梁的剪力滞效应展开了相应的分析工作,重点研究数值分析中不同混凝土材料本构模型对曲线箱梁剪力滞效应分析的影响。(1)本文引入非线性概念,重点讲述在分析曲线箱梁时材料的非线性问题,通过归纳总结筛选出了三种混凝土本构模型和一种钢筋本构模型,分别用三种混凝土本构模型和一种钢筋本构模型进行组合来分析曲线箱梁的剪力滞效应。(2)应用Ansys有限元软件来建立预应力混凝土简支曲线箱梁模型。通过对有限元模型的研究,分析了在行车荷载作用下,荷载大小、荷载作用位置、行车速度、混凝土本构模型等参数对剪力滞效应的影响。通过分析简支曲线箱梁的纵向剪力滞效应,得出行车荷载作用过程中箱梁的最不利截面,得到了简支曲线箱梁剪力滞效应的相应规律,并给出了分析此类问题的最优混凝土本构模型。(3)在考虑三种不同混凝土本构模型的工况下,对曲线箱梁剪力滞效应进行分析得出下列结论:行车荷载移动过程中曲线箱梁的最不利截面为跨中截面;行车荷载在一定的范围内改变荷载的大小值对箱梁的剪力滞效应影响并不明显;行车荷载位置对箱梁的剪力滞效应影响不大;行车荷载移动速度对箱梁剪力滞效应的影响很大,随着速度的增大,箱梁的剪力滞现象越来越明显;不同的混凝土本构模型其剪力滞系数曲线有一定的差异,通过与试验值对比得出最优的混凝土本构模型为Hognestad模型,并建议分析类似问题可以优先采用Hognestad模型。
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