边主梁截面自锚式悬索桥主梁剪力滞效应分析

摘要

随着公路建设的发展，双边主梁预应力混凝土自锚式悬索桥以其能满足人们对交通量和景观的需求而被广泛采用。但该类型桥一般宽跨比和宽高比较大，同时在荷载作用下自锚式悬索桥主梁截面会同时产生弯矩与轴力等内力，这些导致其剪力滞效应比较显著。
　　 论文在初等梁理论基础上补充剪滞效应的影响，运用能量变分法，推导出考虑剪滞影响的箱形梁单元刚度矩阵及等效结点力向量，并考虑薄壁箱梁在压弯荷载共同作用与仅有竖向荷载作用下的剪力滞效应。编制平面杆系结构程序，来探讨集中力与均布荷载作用下以及压弯荷载共同作用下的简支梁剪力滞效应问题，并通过有机玻璃模型试验结果和通用有限元模型计算结果进行比较分析。探讨只有竖向荷载作用和相同竖向荷载作用下不同轴力对剪力滞的影响，以及翼板的宽度对箱室段顶底板剪力滞的影响。
　　 论文以新沟河大桥为工程背景，运用桥梁结构非线性分析系统软件BNLAS计算出各个施工阶段吊索力和锚跨张力，并运用ANSYS软件建立局部模型，对其整个吊索张拉阶段下各主要截面剪力滞效应进行计算分析。在各吊索张拉阶段下，考察随着各主要截面弯矩轴力比的变化，各截面项底板剪力滞分布规律。论文还对运营阶段三个指定阶段下各主要截面的剪力滞效应进行计算分析，并考察在实体模型中的不同的车道荷载施加形式对截面剪力滞分布的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 自锚式悬索桥的特点与发展概述

1.2 问题的提出及研究意义

1.3 剪力滞效应的研究现状

1.3.1 以弹性理论为基础的经典解析法

1.3.2 以简化结构图式为基础的比拟杆法

1.3.3 以最小势能原理为基础的泛函变分法

1.3.4以有限元为基础的数值解法

1.3.5 以科学研究为基础的模型试验

1.3.6状态空间法

1.4 本文主要研究内容

第2章 压弯荷载作用下的薄壁箱梁剪力滞一维有限元分析与程序验证

2.1 基本假定

2.2箱梁总势能

2.3 控制微分方程的建立与求解

2.4 单元刚度矩阵和等效节点荷载

2.4.1 有无轴向荷载作用下时的单元刚度矩阵

2.4.2有无轴向荷载作用下时的等效节点荷载

2.5应力与剪力滞系数计算

2.6 坐标转换与程序编制

2.6.1坐标转换

2.6.2程序流程图

2.7 程序验证

2.8剪力滞相关讨论

2.8.1 仅有竖向荷载作用下其对剪力滞的影响

2.8.2相同竖向荷载作用下不同轴向力对剪力滞的影响

2.8.3翼板宽度对剪力滞的影响

2.9 本章小结

第3章 自锚式混凝土悬索桥施工阶段剪滞分析

3.1 新沟河大桥工程概况

3.1.1新沟河大桥设计概况

3.1.2主要设计标准

3.2 自锚式悬索桥有限元模型的离散

3.3 分析思路与步骤

3.4 局部有限元模型的建立

3.4.1 模型建立的简化说明

3.4.2局部模型边界条件的施加

3.5 施工阶段箱梁剪力滞分析

3.5.1剪力滞系数概念

3.5.2剪力滞计算位置和工况说明

3.5.3边跨跨中左侧2.07m截面顶板与底板剪力滞分析

3.5.4桥塔支座中心线左侧3.5米截面顶板与底板剪力滞分析

3.5.5桥塔支座中心线右侧3.5米截面顶板与顶板剪力滞分析

3.5.6 四分之一跨左侧2.07米截面顶板与底板剪力滞分析

3.5.7中跨跨中左侧2.07米截面顶板与底板剪力滞分析

3.6本章小结

第4章 自锚式悬索桥运营阶段箱梁剪滞分析

4.1 指定工况与加载说明

4.1.1 指定工况

4.1.2加载与计算点位置说明

4.2 指定截面在各工况下箱梁剪滞分析

4.2.1边跨跨中左侧2.07米处截面顶板与底板剪滞分析

4.2.2桥塔支座中心线左侧3.5米截面顶板与底板剪滞分析

4.2.3 桥塔支座中心线右侧3.5米截面顶板与底板剪滞分析

4.2.4 四分之一跨左侧2.07米处截面顶板与底板剪滞分析

4.2.5 中跨跨中截面左侧2.07米处截面项板与底板剪滞分析

4.3 加载形式对剪力滞的影响分析

4.4本章小结

结论与展望

致谢

参考文献