薄壁箱梁剪力滯效應(yīng)的理論分析與試驗研究.pdf

1、隨著箱形梁橋向長懸臂板、大肋間距的簡潔型單箱單室截面方向發(fā)展,其剪力滯效應(yīng)日益受到人們關(guān)注。近年來,許多專家、學(xué)者致力于箱梁剪力滯效應(yīng)的研究,取得了一些研究成果,但仍有一些問題沒有得到解決,特別是在變截面箱梁和曲線箱梁的剪力滯效應(yīng)方面,有必要進一步深入開展研究工作。
　　 本文以薄壁桿理論為基礎(chǔ),應(yīng)用薄壁箱梁結(jié)構(gòu)分析的能量泛函變分原理和三桿比擬法,建立了一套適合于薄壁箱梁的彎曲、彎扭、壓彎和剪力滯效應(yīng)的理論分析和計算方法,主要側(cè)

2、重于薄壁箱梁剪力滯效應(yīng)的理論分析、試驗研究及其對橋梁結(jié)構(gòu)行為的影響。本文共有7章,第1章綜述了薄壁箱梁剪力滯的研究理論和研究方法;第2、3章利用能量變分法和三桿比擬法研究了薄壁直線箱梁和變截面箱梁的剪力滯;第4章介紹了負剪力滯效應(yīng)及其產(chǎn)生的機理;第5、6章利用能量變分法建立了薄壁曲線箱梁剪力滯效應(yīng)的控制微分方程并給出了閉合解,研究了預(yù)應(yīng)力對曲線箱梁剪力滯效應(yīng)的影響;第7章對幾種典型的單箱截面橋梁的剪力滯系數(shù)進行了三種計算方法的求解與分析

3、,研究了典型橋梁的考慮施工階段的剪力滯分布規(guī)律;最后給出了研究結(jié)論與展望。主要完成了以下工作:
　　 1.以具有代表性的梯形箱梁為分析對象,結(jié)合薄壁桿理論和能量泛函變分原理,建立了薄壁箱梁彎曲和彎扭剪力滯效應(yīng)的彈性力學(xué)求解體系,完善了薄壁結(jié)構(gòu)理論。
　　 2.構(gòu)造了薄壁箱梁的剪力滯翹曲位移函數(shù),依據(jù)能量泛函變分原理,建立了剪力滯彈性力學(xué)求解的控制微分方程。依據(jù)微分方程的運算法則,導(dǎo)出了控制微分方程的閉合解,并結(jié)合邊界條件

4、,給出了計算剪力滯的表達式。
　　 3.利用壓彎荷載共同作用下箱梁剪力滯效應(yīng)的三桿比擬法控制方程,并給出了邊界條件;導(dǎo)出了簡支梁和懸臂梁在豎向均布荷載及豎向集中荷載與軸向力共同作用下考慮剪力滯效應(yīng)的正應(yīng)力計算公式。通過算例和實例分析,采用能量法、三桿比擬法和Ansys三種方法對20m簡支梁和20m懸臂梁的箱梁剪力滯進行了對比研究。以懸臂箱梁為例,闡述了負剪力滯現(xiàn)象及其產(chǎn)生機理,確定了正、負剪力滯的臨界點,分析了影響懸臂梁負剪力滯

5、效應(yīng)的因素。
　　 4.針對薄壁曲線箱梁,依據(jù)薄壁曲桿理論,在曲線箱梁翼緣板的基本變形中補充了剪力滯翹曲位移函數(shù),考慮曲線箱梁約束扭轉(zhuǎn)時二次剪切變形對翹曲位移的影響,用能量變分原理建立了曲線箱梁剪力滯效應(yīng)分析的控制微分方程及相應(yīng)邊界條件,將薄壁直線箱梁剪力滯的能量泛函變分原理推廣到曲線箱梁中,建立了彎、扭、剪力滯耦合的彈性控制微分方程。制作了有機玻璃模型,對兩跨獨柱支撐連續(xù)曲線剛構(gòu)的剪力滯效應(yīng)進行了試驗研究,對該類型橋梁的設(shè)計和