变截面薄壁箱梁考虑剪力滞效应的板元梁段法

发布时间：2020-08-21 01:12

【摘要】：为满足路线设计和跨越地形地物的需要,具有良好力学特性、结构特性、和适用性的变截面连续箱梁在桥梁上部结构设计中被桥梁设计师们广泛的采用。但由于高度的变化,变截面连续梁桥的力学行为比等截面直线梁桥变得复杂,计算难度也更大。薄壁结构具有显著的剪力滞效应,随着大跨度变截面连续箱梁桥的日益增多,剪力滞效应仍是学术与工程界研究的焦点。因此,本文针对变截面连续箱梁附加考虑剪力滞效应的计算理论和方法,具体做了如下研究:1.针对单箱单室的变截面箱梁模型,为有效描述箱梁截面内任意点的位置坐标,建立了适用于变高度箱梁空间物理坐标描述的笛卡尔坐标系(x,y,z)。选取满足轴力平衡条件的二次抛物线作为剪力滞后翘曲位移函数,由8种基本变形和变形相关位移参数构造出箱梁截面内任意点的空间位移表达式。基于箱梁理论进一步推导了箱梁截面内任意点应变-位移之间的几何关系,将应力计算的空间问题转化为一维问题。2.为计算分析变截面薄壁箱梁剪力滞效应,本文提出了一种附加考虑箱梁剪力滞效应的三节点板元梁段法,建立了3节点共24个自由度的梁单元。以满足C_0连续的形函数作为单元内高度变化的插值函数,并利用最小势能原理和高斯-勒让德数值积分算法推导出相应的等参有限元行列式。最终,利用MATLAB编写了相关理论的有限元分析程序。3.等截面简支箱梁、变截面悬臂箱梁和变截面连续箱梁作为算例,利用编写的有限元计算程序对算例进行计算分析。选取天津市某轨道交通线上一座三跨变截面钢-混组合连续梁桥作为分析对象,研究了变截面薄壁箱梁剪力滞效应和固有频率随梁高变化的幂次方数、混凝土强度、腹板斜率、翼宽比和宽跨比等因素变化的规律。本文建立了适用于变截面连续箱梁剪力滞效应计算的板元梁段法,通过算例验证了本文理论和公式推导的正确性和可靠性,并说明本文方法具有高的计算效率。参数的分析结果具有实用价值,为日后变截面连续箱梁的设计提供一定的参考价值。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441

【参考文献】

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7 祝明桥;;混凝土薄壁连续箱梁剪力滞效应试验研究[J];中南大学学报(自然科学版);2008年02期

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9 孙璐;王文雷;吴国琦;李耀雄;;客运专线箱梁端部裂纹成因分析及施工控制[J];铁道工程学报;2007年10期

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本文编号：2798701