压弯作用下组合梁斜拉桥桥面板剪力滞分析

摘要

诸多土木、航空类结构从轻型化考虑富于“板—腹”截面构型的设计，随之出现有别于初等梁弯曲理论的截面应力表现——“剪力滞效应”，该效应作为结构的一种独特力学现象，一直受到工程界广泛关注与重视。当今国内建设中大量涌现长跨、轻型、组合式桥梁结构（薄壁箱形、T构、刚构、组合梁等）和高耸建筑，该类结构的剪力滞效应更为突出。论文针对压弯作用下组合梁斜拉桥桥面板的剪力滞效应展开研究，一方面考虑压弯共同作用推导了组合梁结构的剪力滞系数表达式，讨论了典型构件的剪力滞系数求解方法;另一方面对组合梁斜拉桥桥面板的有效宽度和有效宽度系数系统性研讨。在此基础上，基于工程实例采用有限元法对组合梁斜拉桥桥面板的剪力滞效应进行了计算分析，并针对轴向力对桥面板剪力滞效应的影响进行了专项分析。论文工作主要包括以下部分:
　　(1)考虑压弯共同作用效应，基于能量变分法详细推导了组合梁结构的剪力滞系数表达式，对典型结构与构件（双主梁翼缘、悬臂梁）剪力滞系数的求解方法进行了分析与讨论;
　　(2)结合组合梁斜拉桥的结构形式、构造特点、受力特性的系统性阐述与理论分析，对其桥面板剪力滞效应的表现特征及表征方法进行了研究，并基于国内外设计规范的比较与研讨，提出了针对压弯荷载共同作用下组合梁结构桥面板有效宽度以及轴向力传递角度问题的求解方法;
　　(3)基于组合梁斜拉桥工程实例，采用有限元法建立了实桥的空间分析模型以及桥面板的节段分析模型，对桥面板典型控制截面在不同工况所致压弯作用下的剪力滞效应进行计算与分析，揭示了压弯作用下组合梁斜拉桥剪力滞系数的表现特征与分布规律;同时针对轴向力对桥面板剪力滞效应的影响展开专项分析，得到轴向力作用下的桥面板正应力分布性状及传递角度，提出轴向力作用下桥面板有效宽度系数的实用计算方法，为同类型桥梁的结构计算与设计提供有益参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 结构的剪力滞效应

1．1．1 剪力滞后的力学概念

1．1．2 剪力滞系数

1．2 剪力滞效应的主要分析方法

1．2．1 弹性理论法

1．2．2 比拟杆法

1．2．3 能量变分法

1．2．4 数值分析法

1．2．5 剪力滞的试验研究

1．3 国内外有关剪力滞问题的研究

1．4 本文主要工作

第2章 压弯作用下剪力滞问题的分析方法

2．1 压弯荷载作用下剪力滞问题的求解思路

2．2 剪力滞效应的变分解法

2．2．1 基本假定

2．2．2 基本微分方程

2．2．3 翼缘板应力与剪力滞系数

2．2．4 悬臂梁剪力滞系数分析

2．3 本章小结

第3章 组合梁斜拉桥中的剪力滞效应研究

3．1 组合梁斜拉桥的发展概况

3．2 组合梁斜拉桥的构造特点及受力特性

3．2．1 构造特点

3．2．2 受力特性

3．3 组合梁斜拉桥剪力滞现象与效应

3．3．1 组合梁斜拉桥中剪力滞现象与特征分析

3．3．2 有效宽度及有效宽度系数

3．4 结构剪力滞问题的设计规范与比较

3．4．1 各国设计规范要求

3．4．2 关于有效宽度计算的讨论

3．5 本章小结

第4章 斜拉桥主梁桥面剪力滞分析

4．1 组合梁斜拉桥实例

4．2 基于有限元的计算分析模型

4．2．1 确立建模思路

4．2．2 空间梁单元有限元模型的建立

4．2．3 有限元精细板单元节段模型的建立

4．3 空间梁单元模型应力分析

4．3．1 施工过程中主梁截面应力分析

4．3．2 成桥状态主梁截面应力分析

4．4 控制截面的选取

4．4．1 选取控制截面

4．4．2 恒载作用下各控制截面桥面板正应力分布

4．4．3 索力作用下各控制截面桥面板正应力分布

4．4．4 控制截面各控制点剪力滞系数分析

4．5 本章小结

第5章 轴向力作用下桥面板有效宽度分析

5．1 轴向力作用下有效宽度影响因素分析

5．1．1 顺桥向有效宽度系数分布

5．1．2 横梁间距对有效宽度的影响

5．1．3 小纵梁对有效宽度的影响

5．2 轴向力作用下有效宽度计算

5．2．1 轴向力传递角度

5．2．2 轴向力作用下有效宽度系数计算

5．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目