考虑腹板剪切变形及悬臂板变厚度影响的箱形梁剪力滞效应分析

发布时间：2020-11-03 12:17

　　 箱梁剪力滞效应问题是桥梁理论研究中的一个经典课题,国内外学者对其做了大量研究,获得了很多成果,但仍存在一些不完善之处。本文通过理论分析和有限元数值模拟,对薄壁箱梁剪力滞效应进行了的研究。主要研究内容包括以下几个方面:(1)结合箱梁剪力流、剪切变形与纵向位移的关系,推导出考虑箱梁腹板剪切变形影响的翘曲位移函数,利用能量变分原理推导出箱梁截面控制微分方程组,结合边界条件整理出了简支箱梁和悬臂箱梁剪力滞效应的纵向应力和挠度的表达式,给出了直腹板箱梁相关截面特性常数的计算式。对直腹板悬臂箱梁和简支箱梁模型在不同荷载作用下的剪力滞效应进行了分析,并将理论计算值与有限元软件得到的结果进行了对比,结果表明,本文值与有限元值吻合良好,证明了本文理论分析的正确性。(2)通过假设梗腋的翘曲位移函数,得到箱梁整体的翘曲位移函数,利用此翘曲位移函数,借助能量变分法,对设有梗腋的混凝土简支箱梁模型进行了剪力滞效应分析。通过将理论值与有限元软件计算值对比,证明了本文考虑梗腋影响的箱梁剪力滞分析方法的合理性。利用ANSYS软件对比分析了梗腋对上、下翼板的影响及梗腋水平尺寸对箱梁剪力滞效应的影响,结果证明梗腋对上翼板的影响较为显著,同时梗腋水平尺寸的增加能降低箱梁的正应力,使其变化更加均匀。(3)对于工程中常见的悬臂板变厚度的箱梁,利用悬臂板的中线来计算截面特性常数,通过假设变厚度悬臂板的翘曲位移函数,并结合对梗腋的计算方法,推导出能直观体现悬臂板厚度变化的剪力滞分析方法,对集中荷载和均布荷载作用下悬臂板变厚度的简支梁进行了剪力滞效应分析,并将本文理论值与有限元值做了对比,证明了本文理论分析的正确性。利用有限元软件对将悬臂板变厚度箱梁等效为悬臂板等厚度箱梁的方法进行了验证,等效为等厚度悬臂板时使悬臂板远端的应力误差达到了14.6%;通过定义悬臂板的厚度比,分析了悬臂板厚度变化对箱梁正应力和挠度的影响,随着厚度比的增大,悬臂板上缘的应力值逐渐减小,箱梁的挠度也有减小的趋势。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U441
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 薄壁箱梁的建设与发展
    1.2 箱形截面梁的特点
    1.3 剪力滞效应概述及研究现状
        1.3.1 解析理论
        1.3.2 数值解法
        1.3.3 试验研究
    1.4 本文主要研究内容
2 考虑腹板剪切变形影响的薄壁箱梁翘曲位移函数研究
    2.1 概述
    2.2 箱梁翘曲位移函数分析
    2.3 能量变分法求解
        2.3.1 控制微分方程的建立
        2.3.2 控制微分方程的求解
    2.4 数值算例
    2.5 本章小结
3 考虑梗腋影响的剪力滞效应分析
    3.1 概述
    3.2 位移函数的选取及截面特性常数的计算
    3.3 数值算例
    3.4 梗腋影响规律研究
        3.4.1 梗腋对上、下翼板的影响对比
        3.4.2 梗腋水平尺寸对翼板的影响分析
    3.5 本章小结
4 翼板变厚度箱形梁剪力滞效应分析
    4.1 概述
    4.2 变厚度悬臂板计算方法
    4.3 位移函数的选取及截面特性常数的计算
    4.4 数值算例
    4.5 悬臂板厚度变化对箱梁的影响
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

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本文编号：2868558