基于悬臂波形腹板箱梁剪力滞效应的力学特性及试验研究

论文摘要

波形钢腹板组合箱梁这一新型桥梁结构就是基于减少腹板厚度,从而减轻箱梁自重,减少预应力筋用量这一思路而产生的。经过近二十年的发展,目前国内外对波形钢腹板组合箱梁取得了一些研究成果,并已完成一些实际工程,但许多问题并没有完全得到解决,甚至很多研究尚未展开。本文依托科学基金项目,对悬臂波形腹板组合箱梁展开试验及研究,主要完成了以下工作:1.通过悬臂波形腹板箱梁在弹性阶段的对称、偏心加载模型试验研究,验证了截面腹板应变沿高度的分布符合拟平截面假定,并分析了其弯剪效应。2.对于等截面悬臂波形腹板箱梁剪力滞效应的研究,根据箱梁的纵向位移函数,由剪力滞计算的翘曲函数法,基于能量变分法基础上的最小势能原理,得到带有边界条件的微分方程。对于变截面悬臂箱梁的微分方程,由等截面箱梁所得到的微分方程和边界条件演化而来。推导了悬臂波形腹板箱梁的剪力滞效应的等截面、变截面计算公式。3.通过试验、有限元和理论计算数据的分析可知,三者的结果吻合较好。在此基础上,总结了悬臂波形腹板箱梁剪力滞效应的变化,并对各主要影响因素进行了分析,为有关悬臂波形腹板箱梁剪力滞效应的计算提供了参考。4.通过理论推导,在均布荷载作用下,由于剪力滞引起的附加弯矩沿跨度方向出现变号现象,导致负剪力滞效应出现。但悬臂梁负剪力滞效应出现的区域与平腹板有所区别,并分析了负剪力滞效应沿纵向的分布规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究问题的提出
• 1.2 波形腹板箱梁的国内外研究
• 1.2.1 国外的研究
• 1.2.2 国内的研究
• 1.3 剪力滞效应的研究
• 1.3.1 剪力滞效应和有效分布宽度
• 1.3.2 国内外的研究现状
• 1.4 本文的研究内容和目标
• 第二章 悬臂波形腹板箱梁的模型试验研究
• 2.1 试验目的和内容
• 2.2 试验概况
• 2.2.1 试验模型设计与制作
• 2.2.2 试验材料
• 2.2.3 加载方案
• 2.3 本章小结
• 第三章 悬臂波形腹板箱梁的弯剪效应分析
• 3.1 悬臂波形腹板箱梁的弯曲性能分析
• 3.1.1 波形腹板轴向变形
• 3.1.2 波形腹板的弯曲正应变分布
• 3.1.3 悬臂波形腹板箱梁的弯曲正应变试验分析
• 3.2 悬臂波形腹板箱梁的剪应力分析
• 3.2.1 剪应力分布
• 3.2.2 波形钢腹板的有效剪切模量Ge
• 3.2.3 悬臂波形腹板箱梁的剪应力试验分析
• 3.3 悬臂波形腹板箱梁的挠度
• 3.3.1 挠度计算公式
• 3.3.2 悬臂波形腹板箱梁挠度试验分析
• 3.4 小结
• 第四章 悬臂波形腹板箱梁剪力滞效应分析
• 4.1 等截面箱梁剪力滞效应的研究
• 4.1.1 基本假定
• 4.1.2 基本微分方程的建立
• 4.1.3 剪力滞计算公式
• 4.2 变截面箱梁剪力滞效应的研究
• 4.2.1 变截面箱梁剪力滞效应变分解
• 4.2.2 变截面箱梁剪力滞效应差分分析
• 4.3 悬臂波形腹板箱梁剪力滞效应试验结果分析
• 4.4 剪力滞效应的实测值与计算值比较
• 4.4.1 剪力滞效应的横向变化
• 4.4.2 剪力滞效应的纵向变化
• 4.5 悬臂波形腹板箱梁有效分布宽度
• 4.6 小结
• 第五章 悬臂波形腹板箱梁的有限元分析
• 5.1 悬臂波形腹板箱梁的空间有限元分析模型
• 5.1.1 单元类型
• 5.2 悬臂波形腹板箱梁的有限元计算结果
• 5.2.1 剪应力对称
• 5.2.2 挠度
• 5.2.3 纵向应力
• 5.3 小结
• 第六章 悬臂波形腹板箱梁的负剪力滞效应
• 6.1 等截面悬臂梁负剪力滞变分解
• 6.2 等截面悬臂梁负剪力滞计算公式
• 6.2.1 等截面悬臂梁承受均布荷载
• 6.2.2 等截面悬臂梁承受集中荷载
• 6.3 变截面箱梁负剪力滞效应变分解
• 6.4 变截面箱梁负剪力滞效应差分分析
• 6.5 负剪力滞效应的分析
• 6.6 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位学位期间发表的论文