悬臂箱梁桥剪力滞效应影响因素研究

论文摘要

箱形截面梁具有抗扭刚度大、自重轻、跨越能力大及施工方便等优越性,故被广泛地应用于各种桥梁体系中。但箱形截面剪力滞效应的影响是结构设计中不得不考虑的因素。剪力滞效应的存在,使箱梁截面实际应力与按初等梁理论计算出的应力有很大差异。若忽略此影响,可能会造成结构设计的不安全。然而,目前对于箱梁剪力滞效应问题还没有统一的定论,国内外现行设计规范对箱梁剪力滞的分析与计算也未作具体的规定,故有必要对此问题作进一步研究。本文利用变分法中的最小势能原理,对悬臂箱梁剪力滞效应进行研究,并分析了剪力滞效应的影响因素。主要研究内容包括:(1)应用变分法中的最小势能原理推导出梯形截面箱梁剪力滞效应的控制微分方程,研究了等截面和变截面箱梁的剪力滞效应的变分解,以及超静定结构剪力滞效应的解法。(2)分析了影响剪力滞效应的主要影响因素,即预应力效应、箱梁截面几何参数和荷载作用类型与方式等。应用有限元法,分别建立考虑剪力滞效应的空间有限元模型,和不考虑剪力滞效应的平面杆系模型,对箱梁截面应力进行分析。结果表明:箱梁的宽跨比是悬臂箱梁桥剪力滞效应的主要影响因素;预应力荷载可有效地减小剪力滞效应;不同的荷载形式所引起的剪力滞效应也截然不同。(3)根据魏家洲大桥施工过程中的实测数据,分析了悬臂箱梁桥在施工过程中剪力滞效应,验证了模型分析所得的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 薄壁混凝土箱梁剪力滞效应研究现状
• 1.1.1 解析理论
• 1.1.2 数值解法
• 1.1.3 模型试验
• 1.2 本文研究内容
• 第二章 变分法求解薄壁箱梁剪力滞效应
• 2.1 等截面箱梁
• 2.1.1 基本假定
• 2.1.2 基本方程的推导
• 2.1.3 位移函数对控制微分方程式u（x）的影响
• 2.2 变截面箱梁
• 2.2.1 变截面箱梁剪力滞效应的变分解法
• 2.2.2 变截面简支梁剪滞效应差分分析
• 2.3 超静定结构的剪力滞效应
• 2.4 负剪力滞效应
• 2.5 本章小结
• 第三章 悬臂箱梁桥剪力滞效应的影响因素研究
• 3.1 预应力效应对箱梁剪力滞效应的影响
• 3.1.1 纵向预应力对剪力滞效应的影响
• 3.1.2 横向预应力对剪力滞效应的影响
• 3.2 箱梁几何参数对剪力滞效应的影响
• 3.2.1 宽跨比对剪力滞效应的影响
• 3.2.2 宽高比对剪力滞效应的影响
• 3.2.3 翼缘板悬臂长度对剪力滞效应的影响
• 3.2.4 腹板倾斜角度对剪力滞效应的影响
• 3.2.5 箱梁上翼板承托对剪力滞效应的影响
• 3.3 不同类型的荷载对剪力滞效应的影响
• 3.3.1 集中荷载作用下的剪力滞效应
• 3.3.2 均布荷载作用下的剪力滞效应
• 3.3.3 荷载横向作用位置对箱梁“剪力滞”效应的影响
• 3.4 小结
• 第四章 魏家洲大桥悬臂施工阶段剪力滞效应分析
• 4.1 工程背景
• 4.2 施工阶段应力监测实施
• 4.2.1 测点布置
• 4.2.2 测量方法
• 4.2.3 监测内容
• 4.2.4 桥梁施工过程结构计算分析
• 4.3 剪力滞效应分析
• 4.3.1 实测数据
• 4.3.2 数据分析
• 4.4 总结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢