不同加载方式对双室箱梁剪力滞效应的影响分析

摘要

随着我国经济的发展,箱梁的使用更加广泛,且箱梁的悬臂更加长、翼缘板更加宽。特别是在跨度较大的桥梁的修建中箱梁的使用更加的普遍,在箱梁的逐步发展和实践中,设计人员发现按初等梁理论计算的结果已不能满足结构的实际受力状态,经研究人员长期研究,发现由于剪力滞后引起了应力的不均匀分布,在工程实践中发现诸多由剪力滞引发的破损现象,引起了研究人员的重视,并且进行了大量的研究和修复工作,使得箱梁的受力更加符合实际的受力状态。本文针对单箱双室矩形箱梁对不同的加载方式对箱梁剪力滞效应的影响进行研究,通过理论和有限元数值两种计算方法,对两种计算的结果进行比较,并总结其不同规律,主要进行了以下几个方面研究。
　　在理论计算方面,对单箱双室矩形箱梁的受力机理进行分析,运用能量变分法原理推导在不同的加载方式作用下双室箱梁简支、悬臂两种边界条件的箱梁截面的剪力滞系数表达式和挠度计算公式,在这些公式中有按初等梁理论计算的一部分也有剪力滞影响的附加应力和挠度。
　　在有限元数值计算方面,本文使用结构计算软件Midas/FEA,对双室矩形截面梁进行模拟计算,并将计算结果与理论计算结果进行比较,以验证 Midas/FEA软件计算箱梁正应力的准确性。
　　不同的边界条件、加载方式对箱梁剪力滞的影响是不同的。选用简支、悬臂两种不同的边界条件,在双室箱梁上分别施加集中荷载和均布荷载且每种荷载考虑三种荷载工况,用有限元软件建立不同的边界条件、加载方式下的结构模型,计算出截面的正应力值并且与按初等梁理论计算的结果相比,所得的结果就是箱梁剪力滞系数。对剪力滞系数进行系统地分析,总结出不同加载方式对箱梁剪力滞的影响因素,断面正应力的横向分布规律,并且可以找出箱梁危险截面的最不利点和最不利的荷载工况,作为结构设计的控制点。
　　选取跨度为40m的双室矩形截面箱梁作为工程背景,采用通用有限元程序MIDAS/FEA建立箱梁桥梁单元有限元模型,分析其在不同荷载作用下简支、悬臂梁正应力的横向分布规律和挠度的变化规律。

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1绪论

1.1 选题背景

1.1.1 箱梁的研究现状

1.1.2箱形截面的特点

1.1.3箱形截面的构造特点

1.1.4箱形截面的受力特点

1.2箱梁剪力滞计算理论和分析方法综述

1.2.1 解析理论

1.2.2 数值解法

1.2.3 模型试验

1.3 本文研究内容和拟解决的问题

2利用变分法求解箱梁剪力滞效应

2.1变分法原理

2.1.1变分法简介

2.1.2 位移变分法及最小势能原理

2.2单箱双室箱梁剪力滞的变分法解析

2.2.1单箱双室箱梁剪力滞的特征

2.2.2基本方程的建立及其求解

2.3不同加载方式下几种箱梁剪力滞效应求解

2.3.1双室矩形截面简支梁承受集中荷载

2.3.2双室矩形截面简支梁承受均布荷载

2.3.3双室矩形截面悬臂梁承受集中荷载

2.3.4双室矩形截面悬臂梁承受均布荷载

3有限元分析箱梁剪力滞效应

3.1有限元软件MIDAS/FEA的简介

3.2基于MIDAS/FEA求解薄壁箱梁剪力滞效应

3.2.1不同荷载作用下双室矩形截面简支梁剪力滞效应

3.2.2求解双室矩形截面悬臂梁剪力滞效应

4不同加载方式对双室箱梁剪力滞效应影响

4.1不同加载方式对薄壁箱梁剪力滞效应影响

4.1.1双室矩形截面简支梁不同加载方式作用分析

4.1.2双室矩形截面悬臂梁不同加载方式作用分析

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果