空腹式组合箱梁的剪力滞效应理论及试验分析

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:errand2000
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近些年来,随着国家基础设施建设的加快,桥梁建设突飞猛进,尤其是一些新型组合结构桥梁相继出现。空腹式组合箱梁由于具有轻型化、装配化、美观和施工方便等优点而被广泛使用。本文基于单箱单室空腹式组合箱梁翼板的剪力滞效应问题展开研究。首先阐述了箱梁的受力分析、剪力滞效应的定义、分析方法和理论体系,然后针对空腹式组合箱梁的特点,假定顶板、底板与悬臂板具有不同的剪力滞纵向位移差函数,纵向位移沿宽度方向呈余弦函数分布,利用能量变分原理建立了考虑铁摩辛柯剪切变形的单箱单室空腹式组合箱梁的剪力滞控制微分方程和边界条件,求解微分方程的闭合解,给出了集中荷载、均布荷载作用下的简支梁和均布荷载作用下的两跨连续梁的剪力滞计算公式,利用叠加法求解了集中荷载和均布荷载作用下的三跨典型连续梁的剪力滞通式;推导了考虑荷载横向作用位置时空腹式组合箱梁的剪力滞控制微分方程,张士铎将其称之为“广义负剪力滞理论”,以简支梁为例,探讨了荷载横向作用位置对剪力滞效应和挠度的影响,补充了空腹式组合箱梁的剪力滞理论体系。鉴于波形钢腹板不参与纵向抗弯设计的特点,将波形钢腹板箱梁纳入空腹箱梁体系,以波形钢腹板组合箱梁为例,利用大型有限元通用软件ANSYS,选择SOLID185单元来模拟钢筋混凝土,选择SHELL181模拟钢腹板,建立一跨径为6m波形钢腹板简支梁空间三维模型,来验证荷载横向作用位置对空腹式组合箱梁剪力滞效应的影响,并将有限元结果与建立的剪力滞理论及广义负剪力滞理论进行对比;结果表明,广义负剪力滞理论计算得到的最大剪力滞系数要比经典剪力滞理论的结果要小。制作了一片模型跨径为(3+3)m的两跨波形钢腹板组合连续梁,通过模型试验加载的方法验证了两跨连续梁在均布荷载作用下的剪力滞理论的正确性。通过对单箱单室空腹式组合箱梁的受力特性和翼板剪力滞效应问题的研究,利用波形钢腹板组合箱梁进行验证,为正确认识单箱单室空腹式组合箱梁的力学特性奠定了理论基础,为设计和修建空腹式组合箱梁提供理论支持,具有参考价值。
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