公铁同层宽幅钢箱梁剪力滞效应研究

摘要

随着城市交通量的急剧增大、大跨度桥梁建造技术的不断提升与计算机技术水平的快速发展，宽幅钢箱梁被广泛的使用在桥梁工程中。与此同时，宽幅钢箱梁带来一个问题就是应力分布更加不均匀，因此剪力滞效应是一个不能被忽略的问题。宽幅钢箱梁在荷载作用下，不仅会发生纵向的挠曲变形，同时也会发生横向的挠曲变形，并且两个方向的挠曲变形值几乎在同一数量级，宽幅钢箱梁就会出现双向剪力滞现象。因此较一般的箱梁，宽幅钢箱梁结构受力更复杂，以前的经典理论在计算宽幅钢箱梁时不再那么适用。本文以宜宾临港公铁两用长江大桥为研究对象，通过有限元软件建立杆系模型与局部梁段模型，开展空间宽幅钢箱梁剪力滞效应研究。本文主要研究内容如下：　　(1)重点简述了ANSYS建立局部有限元精细化模型的建模思路和过程。与此同时，研究了局部模型边界条件对主梁的影响范围，结果表明主梁在超过15m范围后计算结果才准确。　　(2)考虑成桥状态下各荷载工况作用下，中跨跨中梁段、辅助墩梁段顶板呈正纵向剪力滞，底板呈负纵向剪力滞，而桥塔处梁段相反，此外在偏载作用下，有荷载作用梁段的纵向剪力滞系数明显大于无荷载作用梁段。增大横隔板间距与合适的斜拉索索距可以改善梁段的纵向剪力滞效应。　　(3)在宽幅钢箱梁中选取8个纵向截面，进行宽幅钢箱梁的横向剪力滞效应的研究。在四种常见荷载如集中荷载、横向线荷载、纵向线荷载与均布荷载作用下，梁段在横隔板划分成类似T梁结构，得到在横隔板处应力变化剧烈。　　(4)考虑成桥状态下各荷载工况作用下，梁段横向剪力滞效应类似于四种常见荷载。增大横隔板间距，最大与最小横向剪力滞系数都会增大。减小斜拉索索距，对于部分纵向截面可以改善横向剪力滞，对于其余部分纵向截面没有影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3研究内容与方法

1.3.1 研究对象

1.3.2 研究内容

第2章 剪力滞研究分析方法

2.1Karman理论

2.2弹性理论解法

2.3比拟杆法

2.4能量变分法

2.5数值解法

2.5.1 有限单元法

2.5.2 有限条法

2.5.3 有限差分法

2.5.4 有限段法

2.6试验法

2.7超静定结构剪力滞求解

2.7.1 叠加法

2.7.2 肢解法

2.8小结

第3章 梁段有限元模型建立

3.1宜宾临港大桥工程概况

3.1.1 主梁结构

3.1.2 主塔结构及斜拉索布置

3.1.3 主要技术标准

3.2全桥空间杆系有限元模型

3.2.1 三空间杆系模型建立

3.2.2 杆系模型结果

3.3.1 建立有限元模型思路

3.3.2 有限元单元选取

3.3.3 有限元模型边界条件处理

3.3.4 有限元模型

3.3.5 荷载种类以及荷载工况

3.4局部板壳模型需注意点

3.5小结

第4章 纵向剪力滞效应研究

4.1成桥状态有限元分析结果

4.2剪力滞效应参数分析

4.2.1 横隔板间距

4.2.2 斜拉索间距

4.3有效分布宽度计算

4.3.1 国内有效分布宽度规定

4.3.2 有效分布宽度计算结果

4.4小结

第5章 横向剪力滞效应研究

5.1常见荷载有限元分析

5.1.1 集中荷载

5.1.2 横向线荷载

5.1.3 纵向线荷载

5.1.4 均布荷载

5.2 成桥状态有限元分析结果

5.3剪力滞效应分析参数

5.3.1 横隔板间距

5.3.2 斜拉索间距

5.4有效分布宽度计算

5.5小结

结论与展望

一、结论

二、展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果