混凝土箱梁悬臂板计算理论研究

摘要

混凝土箱梁悬臂板虽结构简单，但其形式各异，在桥面板设计中占有重要地位。随着中国经济的飞速发展，交通运输出现了重载、高速、大流量、大跨度等现代运输结构的发展趋势。继而，长悬臂板混凝土箱梁越来越受到设计单位的重视，那些短悬臂箱梁因其承担的交通量有限，逐渐被淘汰。如何对混凝土箱梁的长悬臂板进行设计计算就显得尤为重要。根据桥规中的设计公式，只可设计计算等厚度、短悬臂板梁，同时也说明传统分析方法未能全面考虑悬臂板的影响因素。因此开展混凝土箱梁悬臂板计算理论研究对于充分发展桥面板横向宽度具有重要意义。 在详细比较分析了桥规中悬臂板设计方法的优越性和局限性的基础上，对桥规中有关悬臂板设计公式提出了修正方案，并阐述了其实施的全过程。 该方案主要包括四个方面的内容：①计算假定及影响分析；②ANSYSSOLID单元特点与模型比较；③悬臂板的数值分析；④算列与比较内容。 利用有限元法对混凝土箱梁悬臂板进行内力分析时，首先介绍了以往各家设计计算公式的内容和特点，分析各种设计理论，探讨了实体单元的特征、使用技巧和注意问题，研究了子模型分析技术与基本原理，对桥规中有关悬臂板设计的两种假定提出疑问，并分析各种假定成立的范围与条件。选取各种类型的混凝土箱梁悬臂板，在各个位置施加荷载，利用ANSYS有限元分析软件，分析其单位宽度根部内力分布情况，并用MATLAB编制了数据处理程序，使该方法的计算过程十分简单。对桥规中的计算公式提出修改方案，与其它方法做分析比较，比较几种方法的计算精度、分析效果以及模型对悬臂板内力分析的影响。最后综合了各种方法特点及结果比较，提出了一比较适用，简便可行的计算公式。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1混凝土箱梁悬臂板研究的目的与意义

1.1.1概述

1.1.2箱梁悬臂板简介

1.2研究进展及方法

1.3问题的提出

1.4本论文的主要工作内容

1.4.1研究内容

1.4.2研究方法

1.4.3 工作流程图

1.5论文创新

第二章计算假定及影响分析

2.1概述

2.1.1箱形截面基本形式

2.1.2箱形截面的局部构造

2.1.3箱形截面的配筋

2.1.4箱形梁的受力特点

2.1.5薄壁箱形梁的悬臂板在翘曲扭转中的作用

2.2荷载在承重板上的分布

2.2.1荷载在板上的分布宽度

2.2.2悬臂板的有效分布宽度

2.3悬臂板计算的SANKO-BAKHT法

2.3.1无限宽悬臂板

2.3.2半无限宽悬臂板

2.3.3带边梁悬臂板计算的巴赫法

2.4悬臂板计算的其他方法

2.4.1悬臂板分析的虚功原理和解析法

2.4.2张士铎教授建议的有效分布宽度计算式

2.4.3AASHTO规范法

2.4.4魏斯特加（Westergaard）公式

2.5各种计算方法比较

2.6臂板的计算假定分析

2.6.1固结假定分析

2.6.2有效分布宽度分析

2.6.3以弯矩作为主控设计的意义

2.7小结

第三章ANSYS SOLID单元特点与模型比较

3.1 ANSYS简介

3.2实体单元特点与区别

3.2.1实体单元特点

3.2.2实体单元区别

3.3网格分析

3.3.1自由网格

3.3.2映射网格

3.3.3拖拉、扫略网格

3.3.4混合网格

3.3.5网格密度分析

3.4子模型分析技术及应用

3.4.1圣维南原理

3.4.2子模型分析技术

3.4.3子模型应用技巧

3.5拟采用的单元及研究方法

3.5.1拟采用的单元

3.5.2研究方法

3.6小结

第四章悬臂板的数值分析

4.1箱梁概况

4.2悬臂板数值分析

4.2.1跨中分析

4.2.2桥跨方向分析

4.3公式的提出

4.3.1规范公式的不足

4.3.2对规范公式的修改

4.3.3新公式的基本原理

4.4小结

第五章算例与比较内容

5.1基本算例

5.2 比较分析

5.3公式的应用

5.4本论文公式特点

5.5小结

第六章结论与建议

6.1结论

6.2不足之处

6.3建议

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果和发表的学术论文