波形钢腹板箱梁桥的荷载横向分布系数研究

摘要

箱梁截面具有良好的抗弯和抗扭性能，将混凝土腹板替换成波形钢腹板，不仅可以减轻自重，而且提高了预应力利用率。波形钢腹板箱梁良好的受力性能，使其在中小跨径梁桥中得到广泛应用，出于施工、宽度以及美观要求，山区桥梁和城市桥梁多采用多箱单室截面。鉴于此，本文结合波形钢腹板的受力特征，对多箱单室桥梁的荷载横向分布系数展开了研究，主要的工作包括:
　　1、采用刚性横梁法和刚接梁法计算现有波形钢腹板箱梁桥的跨中截面的荷载横向分布系数，并利用有限元方法对以上两种方法的适用性进行验证，验证结果表明，刚性横梁法具有较大误差。利用杠杆原理法计算支座截面处的荷载横向分布系数，通过与有限元相对比，杠杆法适用于波形钢腹板箱梁支座处横向分布系数计算。
　　2、采用有限元方法研究了横向分布系数沿跨度的变化规律，结果表明，对于波形钢腹板简支箱梁桥，支点处横向分布系数需要利用杠杆法计算，1/32L～31/32L之间截面可以近似取跨中截面代替，从支点到1/32L之间截面呈直线过渡。
　　3、基于能量变分法，考虑波形钢腹板箱梁的约束扭转效应，推导得到荷载横向分布影响线的计算公式。并建立空间有限元模型对理论公式进行验证，结果表明理论公式具有较高的精度。
　　4、利用推导公式与有限元计算结合的方法，研究分析了波折形状、横隔板间距、板厚以及腹板倾角对横向分布系数的影响。波折形状参数对横向分布系数的影响较小;横隔板可以使横向分布更均匀，并可以减小截面的畸变效应;板厚的增加可以有效提高截面抗扭刚度，减小主梁的横向分布系数;腹板倾角的变化主要影响顶底板宽度，且腹板倾斜对提高抗扭刚度有利，从而影响抗扭性能和横向分布系数。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 波形钢腹板梁研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 荷载横向分布国内外研究现状

1．4 问题的提出

1．5 本文主要工作

第2章 现有荷载横向分布系数计算方法

2．1 概述

2．2 杠杆原理法

2．3 刚性横梁法

2．4 铰接板法

2．5 刚接梁法

2．6 比拟正交异性板法——G-M法

2．6 数值方法

2．7 本章小结

第3章 波形钢腹板横向分布系数计算方法

3．1 概述

3．2 横向分布系数计算方法的比较

3．2．1 工程概述

3．2．2 跨中截面荷载横向分布系数的研究

3．2．3 支点位置荷载横向分布系数的研究

3．3 横向分布系数沿跨度的变化

3．4 本章小结

第4章 基于能量法的波形钢腹板箱梁桥横向分布系数研究

4．1 概述

4．2 波形钢腹板箱梁截面特性的计算要点

4．2．1 波形钢腹板的等效剪切模量

4．2．2 波形钢腹板的等效断面

4．3 基于能量法的波形钢腹板箱梁桥横向分布系数研究

4．3．1 能量法的概念

4．3．2 基本假定

4．3．3 波形钢腹板的约束扭正应力和剪应力

4．3．4 波形钢腹板横向分布影响线

4．4 算例

4．4．1 算例1

4．4．2 算例2

4．4．3 结论

4．5 横向分布系数影响因素的分析

4．5．1 波折形状对横向分布系数的影响

4．5．2 横隔板设置对横向分布系数的影响

4．5．3 板厚对横向分布系数的影响

4．5．4 腹板倾斜角对横向分布系数的影响

4．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目