分体式钢箱梁计算模型研究

论文摘要

在大跨度宽桥面的悬索桥及斜拉桥中,为了满足抗风稳定性要求,将梁做成桥轴线处上下透风的形式。在箱梁结构中,采用这种梁截面就形成了分体式钢箱梁截面。论文以杭州市江东大桥模型试验桥为研究对象,研究自锚式悬索桥分体式钢箱梁简化计算模型。鉴于截面构造上的特殊性,其抗扭刚度难以按已有公式和算法确定,论文引入等效抗扭刚度的概念,计算这种箱梁的等效抗扭刚度,并比较不同连接横梁形式对分体式钢箱梁抗扭刚度的影响。并利用求得的等效抗扭刚度建立连续梁结构的单主梁模型进行计算加以验证。选取以分体式钢箱梁为截面的悬臂梁结构,通过建立空间梁单元计算模型和空间板壳单元计算模型,作用相同的扭转荷载,对梁的扭转变形进行对比分析,探讨利用空间梁单元法对这种分体式钢箱梁进行静力分析时,截面特性计算参数正确选取的方法。利用简单的空间刚架来探讨纵梁构件抗扭刚度与横梁构件抗弯刚度之间的关系,提出在根据不同的横梁构件抗弯刚度下对纵梁构件抗扭刚度进行取值的方法,并通过算例进行了验证。利用桥梁结构非线性计算软件BNLAS,建立双主梁计算模型和单主梁计算模型,在作用与模型试验相同的偏载工况下进行计算,并将计算结果与模型试验的结果进行对比分析,研究分体式钢箱梁建立梁单元模型时截面特性计算参数如何选取。论文还对以杭州市江东大桥模型试验桥为背景建立的梁单元计算模型进行荷载横向分布的分析,研究加劲梁提供的抗扭刚度对悬索桥整体抗扭刚度的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 加劲梁概述
• 1.2 分体式钢箱梁在桥梁结构中的应用
• 1.3 分体式钢箱梁的构造特点
• 1.4 国内外对分体式钢箱梁的研究现状
• 1.5 本文主要工作
• 第2章 分体式钢箱梁计算模型研究
• 2.1 概述
• 2.2 桥梁结构的空间分析方法
• 2.2.1 梁格法
• 2.2.2 空间梁单元法
• 2.2.3 板壳元法
• 2.2.4 三维实体元法
• 2.2.5 空间梁单元分析模型的不同类型
• 2.3 单主梁模型研究
• 2.3.1 分体式钢箱梁等效抗扭刚度的概念
• 2.3.2 分体式钢箱梁扭转变形分析
• 2.3.3 分体式钢箱梁等效抗扭刚度计算
• 2.3.4 分体式钢箱梁等效抗扭刚度的复核
• 2.3.5 不同形式连接横梁对扭转刚度的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 分体式钢箱梁双主梁模型计算参数研究
• 3.1 双主梁模型截面计算参数的常用取值方法
• 3.1.1 连接梁刚度的取值方法
• 3.1.2 纵梁抗扭刚度的取值方法
• 3.2 力法研究双主梁模型截面计算参数的取值方法
• 3.3 双主梁计算模型截面计算参数的研究
• 3.3.1 双主梁计算模型的建立
• 3.3.2 空间板壳模型的建立
• 3.3.3 荷载工况
• 3.3.4 计算结果对比分析
• 3.4 连接箱梁不同宽度下截面计算参数的研究
• 3.4.1 D/B=0.1时双主梁模型计算参数的研究
• 3.4.2 D/B=0.3时双主梁模型计算参数的研究
• 3.5 本章小结
• 第4章 江东大桥模型试验及计算模型参数研究
• 4.1 概述
• 4.2 杭州市江东大桥模型试验
• 4.2.1 试验目的
• 4.2.2 试验模型设计
• 4.2.3 试验荷载的设计
• 4.2.4 试验测点的布置
• 4.3 双主梁计算模型及单主梁计算模型研究
• 4.3.1 双主梁计算模型建立
• 4.3.2 单主梁计算模型的建立
• 4.3.3 中跨跨中最大正弯矩偏载试验与计算模型结果分析
• 4.3.4 中跨跨中最小负弯矩偏载试验与计算模型结果分析
• 4.3.5 边跨跨中最大正弯矩偏载试验与计算模型结果分析
• 4.3.6 边跨跨中最小负弯矩偏载试验与计算模型结果分析
• 4.4 悬索桥抗扭刚度分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献