双箱单室波纹钢腹板组合箱梁剪刀滞效应分析

摘要

近年来，随着我国组合梁桥设计理论和建设技术的迅速发展，波纹钢腹板组合箱梁桥的应用愈来愈广泛。现阶段，新型波纹钢腹板组合箱梁将传统组合箱梁桥的混凝土底板替换为高强度的平钢板，继而形成一种新型组合结构，该类结构具有自重轻、施工方便、特别适用于中小跨径桥梁等显著优点。
　　本论文在总结传统组合结构研究成果的基础上，通过理论推导和有限元模拟，研究了双箱单室波纹钢腹板组合梁桥的剪力滞和褶皱效应，这将为该类组合梁桥的设计和建设提供一定的理论和技术支持。本论文研究工作主要为:
　　1、应用能量变分法推导出研究双箱单室组合箱梁剪力滞效应的控制微分方程和自然边界条件，获得了广义位移的闭合解。并且，为了对比分析，本论文对平钢腹板组合箱梁桥的剪力滞效应进行了系统研究;
　　2、通过有限元数值模拟，得到了新型波纹钢腹板组合箱梁上、下翼板正应力及其剪力滞系数的变化规律，并将有限元数值解与本文解析解进行了对比分析，进而验证了本文理论方法的有效性;
　　3、对波纹钢腹板的褶皱效应进行了精细化分析，研究了褶皱效应对该类组合结构剪力滞效应、翼板正应力及其竖向挠度的影响规律;
　　4、最后，应用有限元数值模拟法，研究了支撑条件及跨度变化对新型组合结构剪力滞效应的影响，进而提高了对该类组合结构力学性能认知的深度和广度。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 概述

1．2 波纹钢腹板组合箱梁的应用与发展

1．2．1 传统波纹钢腹板组合箱梁的应用与发展

1．2．2 新型波纹钢腹板组合箱梁的提出与发展

1．3 波纹钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应国内外研究现状

1．4 本文主要研究内容

2 双箱单室波纹钢腹板剪力滞效应的能量变分法分析

2．1 概述

2．2 基本假定

2．3 剪力滞控制微分方程的建立与推导

2．3．1 剪力滞翘曲位移函数的选择

2．3．2 结构总势能表达式的建立

2．3．3 剪力滞控制微分方程的建立

2．4 微分方程的闭合解

2．4．1 微分方程的求解

2．4．2 上翼板正应力计算

2．4．3 下翼板正应力计算

2．4．4 常用边界条件

2．5 算例

2．5．1 简支梁跨中截面正应力求解

2．5．2 两端固结梁跨中截面正应力求解

2．5．3 简支梁考虑剪力滞效应的挠度求解

2．5．4 两端固结梁考虑剪力滞效应的挠度求解

2．6 本章小结

3 褶皱效应对翼板应力及挠度的影响分析

3．1 概述

3．2 双箱单室平钢腹板组合箱梁剪力滞效应的研究

3．2．1 结构总势能表达式的建立

3．2．3 剪力滞控制微分方程的建立

3．2．4 微分方程的求解

3．3 算例

3．4 褶皱效应对波纹钢腹板翼板应力的影响分析

3．4．1 褶皱效应对简支梁应力影响分析

3．4．2 褶皱效应对简支梁剪力滞系数影响分析

3．4．3 褶皱效应对简支梁挠度影响分析

3．5 本章小结

4 双箱单室波纹钢腹板组合箱梁有限元数值模拟分析

4．1 概述

4．2 双箱单室波纹钢腹板组合梁桥空间有限元模型

4．2．1 建立ANSYS波纹组合箱梁桥的相关单元特性

4．2．2 空间有限元模型的建立

4．3 波纹钢腹板箱梁有限元数值计算分析

4．3．1 简支梁结构空间有限元计算应力结果分析

4．3．2 两端固结梁结构空间有限元应力计算结果分析

4．3．3 简支梁结构空间有限元计算挠度结果分析

4．3．4 固结梁结构空间有限元计算挠度结果分析

4．4 双箱单室平钢腹板箱粱有限元数值模拟分析

4．4．1 平钢腹板空间模型的建立

4．4．2 平钢腹板简支箱梁空间有限元计算应力结果分析

4．4．3 平钢腹板简支箱梁空间有限元计算挠度结果分析

4．4 本章小结

5．剪力滞效应影响因素分析

5．1 概述

5．2 跨宽比对剪力滞系数的影响

5．3 约束条件对剪力滞系数的影响

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果