钢与混凝土组合箱梁剪力滞效应研究

论文摘要

钢与混凝土组合箱梁是由钢箱梁与混凝土板通过剪力连接件组合起来的一种新型结构形式。由于这种结构形式具有构件截面尺寸小、承载力高、动力性能和抗震性能好等优点,使其得到了广泛的应用。在外荷载作用下,箱梁在翼板应力沿宽度分布不均匀的现象称为剪力滞效应,忽略剪力滞效应会导致结构不安全,目前,对钢与混凝土组合箱梁的剪力滞效应研究比较少见,为此,本文对钢与混凝土组合箱梁剪力滞效应进行理论分析,完成的主要工作如下：利用最小势能原理,建立了钢与混凝土组合箱梁剪力滞效应的基本微分方程,给出了组合箱梁剪力滞效应的挠度和应力计算公式；建立了简支组合箱梁与悬臂组合箱梁在集中荷载和均布荷载作用下考虑剪力滞效应的挠度与应力计算公式。利用比拟杆法,根据换算截面惯性矩建立钢与混凝土组合箱梁的等效翼板厚度及加劲杆面积计算公式,建立了比拟杆法微分方程,并给出三杆比拟法解集中荷载与均布荷载作用下简支组合箱梁的加劲杆应力计算公式。分析简支钢与混凝土组合箱梁影响因素,包括荷载作用、跨宽比、腹板倾斜度等,结果显示跨宽比是影响组合箱梁剪力滞效应的最主要因素。利用有限元分析软件ABAQUS,建立了承受集中荷载与均布荷载的简支组合箱梁有限元模型,模拟结果反映组合箱梁中存在剪力滞效应。采用回归法拟合了简支钢与混凝土组合箱梁跨中截面混凝土翼板有效宽度的计算经验公式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢与混凝土组合箱梁
• 1.1.1 结构特点
• 1.1.2 工程应用
• 1.1.3 剪力滞效应
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 钢与混凝土组合梁
• 1.2.2 剪力滞效应
• 1.3 本课题主要研究内容
• 第2章 基于能量法的组合箱梁剪力滞效应
• 2.1 基本微分方程
• 2.2 挠度与应力计算
• 2.3 简支梁剪力滞效应
• 2.3.1 集中荷载作用
• 2.3.2 均布荷载作用
• 2.4 悬臂梁剪力滞效应
• 2.4.1 集中荷载作用
• 2.4.2 均布荷载作用
• 2.5 位移函数对控制微分方程式的影响
• 2.6 算例分析
• 2.7 本章小结
• 第3章 基于比拟杆法的组合箱梁剪力滞效应
• 3.1 基本原理
• 3.2 几何参数
• 3.2.1 截面换算惯性矩
• 3.2.2 有效翼板厚度
• 3.2.3 加劲杆面积
• 3.3 基本方程
• 3.4 三杆比拟法
• 3.5 算例分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 组合箱梁剪力滞效应影响因数分析
• 4.1 荷载作用
• 4.2 跨宽比
• 4.3 腹板倾斜度
• 4.4 翼板悬臂长度
• 4.5 混凝土翼板厚度
• 4.6 钢箱梁厚度
• 4.7 宽高比
• 4.8 本章小结
• 第5章 组合箱梁剪力滞效应有限元分析
• 5.1 有限元法
• 5.2 组合箱梁的有限元模型
• 5.3 计算结果分析
• 5.3.1 有限元计算
• 5.3.2 结果比较
• 5.4 本章小结
• 第6章 组合箱梁混凝土翼板有效宽度
• 6.1 翼板有效宽度概念
• 6.2 简支组合箱梁翼板有效宽度计算
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论及展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介