单箱双室箱梁畸变效应分析

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jjandrew1
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随着我国经济实力壮大,基础建设蓬勃发展,桥梁建设所占的比重越来越大,而箱梁以其抗扭刚度大、施工适应性强等特点受到广泛应用。近年来,许多学者致力于箱梁畸变效应的研究,取得了丰硕的成果,但是这些研究仍然存在一些缺陷与不足,特别是对于单箱双室箱梁方面。为此针对目前混凝土箱梁畸变效应中存在的问题,本文以单箱双室箱梁作为主要研究对象,从以下几个方面对单箱双室箱梁的畸变效应进行深入研究:(1)对传统单室箱梁畸变分析的板梁框架法进行变形,利用结构力学力法对单室箱梁横向框架刚度提出新的求解思路,与现有文献对比发现提出的方法切实可行,后章将此思路延伸至双室箱梁畸变分析,验证其在双室箱梁畸变分析的可行性。(2)为了分析单箱双室箱梁的畸变效应,根据荷载分解法将畸变荷载从偏心荷载中分解出来。针对中心对称荷载下的双室箱梁,根据已有文献提出的双室箱梁组合变形模式,本文以薄壁杆件和初等梁理论为基础,将受对称荷载下的双室箱梁截面沿中腹板对称截开,根据剪力流平衡推导截开后单室截面的等效荷载公式,建立截开后单室截面的局部畸变控制微分方程,通过弹性地基梁法求解对称荷载下双室箱梁的局部畸变应力。(3)针对偏心荷载下的单箱双室箱梁畸变效应,在第二章中提出的单室箱梁理论基础上进行进一步延伸,选取具有代表性的畸变角为畸变位移,从双室箱梁板元平面外力系和板元平面系两个方面出发,建立畸变角与畸变位移的关系,推导出单箱双室箱梁的畸变控制微分方程并根据求解线性方程的步骤编制matlab计算程序。以畸变角、畸变翘曲位移、畸变双力矩和畸变矩作为初参数,给出微分方程初参数解,并推导简支梁在跨中承受集中荷载和均布荷载情况下特解。将简支双室箱梁算例的畸变翘曲应力结果和模型提取结果对比表明:本文的理论解析解与ANSYS模型数值解吻合良好,证明了本文方法的正确性;结合沿纵向畸变翘曲应力、畸变角、畸变双力矩和畸变矩的变化趋势分析发现双室箱梁畸变翘曲应力在跨中达到最大值,之后迅速衰减,最终在支座处趋于0;畸变矩在跨中发生达到最大并发生突变。(4)建立单箱双室箱梁ANSYS模型,对中腹板厚度、宽跨比和横隔板数量三个参数进行分析,对比发现:随着双室箱梁中腹板厚度的增加,截面抗扭刚度增加,箱梁角点的畸变翘曲应力整体呈现减小趋势,但是到达一个临界值时中腹板厚度对于双室箱梁畸变变形影响减小;保持宽度不变,随着跨度的增加宽跨比逐渐减小,双室箱梁角点畸变翘曲应力随宽跨比变化程直线式减小;增加横隔板可以有效限制双室箱梁的畸变变形,但是横隔板间距到达临界间距时对畸变变形的影响减小。
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