曲线预应力混凝土箱梁剪力滞效应研究

论文摘要

曲线梁桥是现代桥梁中的一种重要桥型,广泛应用于高速公路和城市立交桥中。研究表明,箱梁桥若忽视剪力滞的影响,就会低估结构中实际产生的应力,从而造成结构的不安全。曲线梁桥由于存在弯-扭-剪滞耦合效应,其剪力滞效应较一般直线梁桥更为复杂,针对目前曲线梁桥剪力滞效应研究工作的不足,本文对曲线预应力混凝土箱梁剪力滞效应展开了研究工作。回顾了曲线预应力（PC）混凝土箱梁剪力滞效应的理论研究现状和工程应用概况,并以变分法为基础,基于最小势能原理推导了矩形截面箱梁剪力滞效应的弹性控制微分方程,通过具体实例计算,与有限元计算结果进行了对比分析,证明本文选取的三次抛物线位移函数是满足要求的。针对各国规范中有效分布宽度计算模式的不同规定,对曲线预应力混凝土箱梁桥有效分布宽度进行了分析,提出了针对曲线箱梁有效分布宽度的简化计算方法,对各国规范有效分布宽度计算模式的合理性进行了探讨。结合曲线预应力混凝土箱梁室内模型,采用大型通用有限元程序ANSYS,建立空间实体有限元模型,对两跨连续曲线预应力混凝土箱梁剪力滞效应进行了全面的分析,并以此为基础,建立一系列相似模型,分析了宽跨比、曲率半径及宽高比等参数对曲线箱梁剪力滞效应的影响,总结了曲线箱梁剪力滞效应随各参数变化的规律。分析表明,宽跨比是曲线箱梁剪力滞效应的主要影响因素,剪力滞效应随宽跨比、宽高比及长宽比的增加而增大,随曲率半径的增大而减小,长宽比、腹板斜度及支座偏心等因素对剪力滞效应的影响较小。应用本文的研究方法对一工程实例进行了剪力滞效应分析,给出了不同荷载作用形式时剪力滞效应的控制设计截面,对如何降低剪力滞效应的影响提出了试探性的建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 曲线箱梁桥发展概述
• 1.2 箱梁剪力滞效应
• 1.2.1 剪力滞效应的概念
• 1.2.2 剪力滞研究的意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 解析法研究现状
• 1.3.2 数值分析法研究现状
• 1.3.3 模型试验研究现状
• 1.4 现存的主要问题
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 薄壁曲线箱梁剪力滞效应分析
• 2.1 曲线箱梁受力特点与分析
• 2.1.1 受力特点
• 2.1.2 受力分析
• 2.2 箱梁剪力滞效应作用机理
• 2.3 矩形截面曲线箱梁剪力滞效应的变分解法
• 2.3.1 基本假定
• 2.3.2 弹性控制微分方程的推导
• 2.3.3 微分方程的闭合解
• 2.3.4 实例计算
• 2.4 有效分布宽度
• 2.4.1 各国规范对有效分布宽度的计算
• 2.4.2 连续曲线梁有效分布宽度计算
• 2.4.3 工程算例
• 2.5 本章小结
• 第三章 薄壁曲线箱梁剪力滞效应有限元分析及试验研究
• 3.1 有限元分析
• 3.1.1 有限元分析一般过程
• 3.1.2 钢筋混凝土有限元模型
• 3.1.3 有限元分析模型的建立
• 3.2 室内模型试验研究
• 3.2.1 总体概况
• 3.2.2 测点布置
• 3.2.3 试验加载
• 3.3 结果整理
• 3.3.1 计算结果整理
• 3.3.2 试验结果整理
• 3.3.3 结果对比分析
• 3.4 工程实例分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 薄壁曲线箱梁剪力滞效应影响参数分析
• 4.1 简支曲线箱梁剪力滞效应
• 4.1.1 宽跨比与曲率中心角
• 4.1.2 宽高比
• 4.1.3 宽厚比
• 4.1.4 长宽比
• 4.1.5 预应力
• 4.2 连续曲线箱梁剪力滞效应分析
• 4.2.1 横向剪力滞效应
• 4.2.2 纵向剪力滞效应
• 4.3 连续曲线箱梁剪力滞效应参数分析
• 4.3.1 宽跨比与曲率中心角
• 4.3.2 宽高比
• 4.3.3 宽厚比
• 4.3.4 长宽比
• 4.3.5 腹板斜度
• 4.3.6 截面形式
• 4.3.7 支座预偏
• 4.3.8 预应力
• 4.3.9 横隔板
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢