详情

原文传递面向双层交通混凝土伸臂箱梁剪力滞效应试验研究

论文题名：	面向双层交通混凝土伸臂箱梁剪力滞效应试验研究
关键词：	城市桥梁;双层交通;混凝土伸臂箱梁;剪力滞效应;数值模拟;有限元分析
摘要：	随着我国经济的快速发展，交通流量的快速增长，已造成多数已建单层交通城市桥梁日益拥堵。因而，建设双层交通桥梁将能综合利用桥位，实现土地、空间的节约和资源共享。双层交通混凝土箱梁是通过合理改善普通混凝土箱形梁结构形式，即通过加大截面尺寸，保证必要的净空要求，取消箱内常规设置的横隔板，使其顶、底板均成为桥面系，同时在腹板上开设必要的孔洞以满足通风、采光及消防等要求，从而实现双层交通。由此可见，开展面向城市双层交通混凝土箱梁桥研究具有重要的现实意义。　　本文针对双层交通混凝土箱梁伸臂状态下在实际工程中的应用，在制作了1个比例为1∶6的缩尺模型的基础上，对该伸臂箱梁模型进行了弹性阶段静载作用下的剪力滞效应试验研究。主要研究了该模型梁在双层全跨均布荷载（即顶板、底板同时加载）及单层全跨均布荷载（项板加载或底板加载）作用下的挠度变形、顶板应变的分布规律以及顶板剪力滞效应;同时本文应用ANSYS软件建立了双层交通混凝土伸臂箱梁的有限元计算模型，对其试验过程进行模拟分析，并将计算结果与试验结果进行了对比，在此基础上利用有限元进一步进行了数值模拟分析。得出的主要结论如下: 　　1、在双层均布荷载或单层均布荷载作用下，即荷载作用位置不同时，模型箱梁的挠度随着荷载的增加都呈现出线性增长的趋势，且在同等级荷载下挠度变形增量相同，说明该箱梁模型处于弹性工作状态。　　2、在双层均布荷载或单层均布荷载作用下，随着荷载等级的增加，模型箱梁支座截面顶板纵向应变在腹板与顶板相交处最大，愈往两边应变愈小，即呈现出明显的正剪力滞现象;离支座1/2伸臂长度截面顶板纵向应变在腹板与顶板相交处最小，愈往两边应变愈大，即呈现出负剪力滞现象。　　3、在荷载作用位置不同的情况下，顶板施加均布荷载时产生的剪力滞效应最显著，顶板、底板同时施加均布荷载时次之，而底板施加均布荷载时最微弱，建议该双层交通混凝土伸臂箱梁结构在荷载设计时按照顶板均布加载时产生的剪力滞效应考虑偏安全。　　4、试验结果和有限元数值模拟分析结果的对比表明:两者的顶板纵向应变分布规律和挠度变形吻合较好;在此前提下，通过对模型箱梁顶板剪力滞系数在双层均布荷载或单层均布荷载作用下沿伸臂长度方向变化规律的进一步分析，得出其伸臂部分出现正、负剪力滞交替的现象，除了在伸臂箱梁根部产生明显的正剪力滞效应外，随着控制截面与支座处距离的增大，会出现负剪力滞效应，且越靠近自由端负剪力滞效应越明显，因此对于均布荷载，应考虑其正负剪力滞交替现象对结构设计计算中的影响;同时又得出，在对顶板施加均布荷载作用时，正、负剪力滞效应的分界点离伸臂箱梁根部最近（大约位于离支座1/6伸臂长度处），在对顶板与底板同时施加均布荷载作用时次之（大约位于离支座1/5伸臂长度处），在对底板施加均布荷载作用时最远（大约位于离支座1/4伸臂长度处），即该双层交通混凝土伸臂箱梁模型伸臂部分正、负剪力滞效应的分界点位置与加载位置有关。
作者：	赵振中
专业：	结构工程
导师：	祝明桥
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南科技大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文