人行天桥钢箱梁剪力滞效应分析研究

论文摘要

钢箱梁具有抗扭刚度大、强度高、自重轻、预制加工方便、施工期短、整体性好、建筑高度小、外形简洁美观等优点。随着交通事业的发展,钢箱梁在桥梁建设中得到广泛的推广和应用,尤其在人行天桥中应用最广泛。箱形截面梁在荷载作用下,会产生剪力滞效应,如果在设计中忽略了剪力滞问题,就会低估梁中应力,将会影响桥梁的使用安全。目前,直线混凝土箱梁结构剪力滞效应相对比较成熟,而对于钢结构箱梁剪力滞效应方面的研究相对较少。我国现行的公路桥涵设计规范也只是对混凝土箱梁考虑剪力滞效应时的翼板有效宽度做出了具体规定,而对钢箱梁方面并没有相关条文。所以,对钢箱梁剪力滞效应进行研究具有重要意义。“剪力滞效应”根据其经典意义是在对称荷载作用下,在靠近翼板与腹板交界处的弯曲法向应力大于翼板中点附近的应力。钢箱梁在人行天桥中的应用越来越来广泛。本文以人行天桥中的钢箱梁为研究对象,采用能量变分法原理推导其剪力滞效应的微分方程,并应用大型有限元软件ANSYS,以简支梁为研究对象,分析其剪力滞效应并与能量变分法原理的计算结果进行比较,证明研究方法是可行的。根据钢箱梁的结构特点,建立有限元模型,分析了宽跨比、截面高度、腹板倾斜度、截面悬臂段长度、箱室数目以及横隔板间距等结构参数对剪力滞效应的影响,为该类桥梁设计提供依据和技术指导,保证桥梁结构的安全。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 剪力滞效应的基本概念
• 1.2.1 剪力滞系数
• 1.2.2 箱梁有效分布宽度
• 1.3 箱梁剪力滞效应产生的原因
• 1.3.1 箱梁的受力方式
• 1.3.2 箱梁对称弯曲时的剪力流
• 1.4 研究剪力滞的意义
• 1.5 剪力滞效应研究的主要方法
• 1.5.1 弹性理论解法
• 1.5.2 比拟杆法
• 1.5.3 变分法
• 1.5.4 数值法
• 1.5.5 模拟实验
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第二章 变分法求解钢箱梁剪力滞效应
• 2.1 基本假定
• 2.2 基本微分方程的建立
• 2.3 本章小结
• 第三章 理论计算与 ANSYS 空间有限元模拟分析
• 3.1 理论计算
• 3.1.1 承受集中荷载的简支梁
• 3.1.2 承受均布荷载的简支梁
• 3.2 ANSYS 空间有限元模拟
• 3.2.1 有限元法的概念
• 3.2.2 有限单元法的分析步骤
• 3.2.3 有限元分析软件的选择
• 3.2.4 有限元模型的建立
• 3.3 实例计算
• 3.3.1 ANSYS 空间有限元分析
• 3.3.2 研究方法的可行性
• 3.4 本章小结
• 第四章 钢箱简支梁剪力滞效应影响参数分析
• 4.1 宽跨比的影响
• 4.2 横截面高度的影响
• 4.3 腹板倾斜度的影响
• 4.4 翼缘板悬臂段长度的影响
• 4.5 箱室数目的影响
• 4.6 横隔板间距的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 工程实例
• 5.1 工程概况
• 5.2 建立模型
• 5.3 剪力滞效应分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 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