宽箱梁空间力学行为分析及试验研究

论文摘要

随着对桥梁结构简化和施工方便要求的提高,国内外建造的预应力混凝土梁桥中,采用能适应较宽桥梁的大悬臂单箱多室宽箱截面越来越多。这种桥梁具有腹板间距大、横向翼缘宽、箱壁薄等特点。本文通过采用有限元软件分析和试验模拟的手段,来研究宽箱梁的空间力学行为,了解宽箱梁在静力荷载作用下的空间受力情况、内力横向传递机制、剪力滞效应等。本文首先介绍宽箱梁桥的发展概况、研究现状和发展动态,明确研究的方向和内容。然后分析宽箱梁的力学特性,详细阐述了箱形截面的力学特性和箱梁的剪力滞效应,为下文的分析奠定理论基础。本文通过ANSYS有限元软件分析,得到宽箱梁在自重、自重+均布荷载、自重+集中荷载、自重+对称荷载作用下的内力分布情况、横向传递机制及剪力滞效应。最后通过模型试验加载,测得控制截面上的应变,再整理数据进行分析,得到控制截面上的内力分布情况。与有限元软件分析的结果相比,两者虽然存在一定偏差,但其变化趋势一致,结果吻合性较好,说明有限元软件能较好的模拟宽箱梁的空间受力情况,可以作为深入分析宽箱梁空间受力的有效方法。本文给出了宽箱梁空间力学行为分析结果,对今后宽箱梁桥的设计具有重要的理论意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 宽箱梁桥的发展和研究意义
• 1.3 宽箱梁的研究现状和发展动态
• 1.4 本论文的主要研究方法和内容
• 第二章 箱梁的力学行为分析
• 2.1 箱形截面的力学特性
• 2.2 箱梁的剪力滞效应
• 2.2.1 箱梁剪力滞的概念
• 2.2.2 国内外对剪力滞效应的理论研究
• 2.2.3 国内外设计规范中对剪力滞的考虑
• 2.3 国内对宽箱梁空间力学行为的研究分析
• 第三章 宽箱梁的空间有限元分析
• 3.1 有限元法
• 3.1.1 有限元法的概述
• 3.1.2 有限元法的基本原理
• 3.1.3 有限元法的一般步骤
• 3.2 宽箱梁的空间有限元建模
• 3.2.1 有限元建模软件的选用
• 3.2.2 有限元模型的建立
• 3.3 有限元模型的计算及分析
• 3.3.1 自重荷载作用下的内力分析
• 3.3.2 自重与均布荷载作用下的内力分析
• 3.3.3 自重与集中荷载作用下的内力分析
• 3.3.4 自重与对称荷载作用下的内力分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 宽箱梁有机玻璃模型试验研究
• 4.1 试验方案设计
• 4.1.1 试验研究目的
• 4.1.2 模型的设计与制作
• 4.1.3 模型材料性能测试
• 4.2 模型试验加载
• 4.2.1 试验加载与测试设备
• 4.2.2 试验加载工况
• 4.2.3 试验加载步骤
• 4.3 模型试验数据处理
• 4.3.1 顶板横向应力的横向分布
• 4.3.2 顶板纵向应力的横向分布
• 4.3.3 底板纵向应力的横向分布
• 4.3.4 腹板纵向应力沿高度分布
• 4.3.5 跨中截面挠度的变化曲线
• 4.3.6 剪力滞系数的对比分析
• 4.4 试验结果与有限元分析的比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文主要工作及结论
• 5.2 本文不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果