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连续曲线组合箱梁桥施工阶段力学特性与简化计算方法研究
| 论文题名： | 连续曲线组合箱梁桥施工阶段力学特性与简化计算方法研究 |
| 关键词： | 组合箱梁桥;施工管理;受力性能;等效扭转刚度 |
| 摘要： | 曲线组合箱梁中钢梁部分通常选用内部均匀地设置横向联结系的槽形截面。在施工阶段钢梁的结构力学行为较复杂，已不同于纯开口或者纯闭口截面钢梁。理论上，用板壳元和实体元建立的有限元精细模型可以清晰地计算出结构的受力情况。然而，庞大的前后处理工作量、计算时间长、计算所需内存和外存大等缺点直接制约了它在实际工程中的应用。在这种情况下，如果能够建立一种较为简便的且具有一定精度的计算模型就显得很有实用价值。论文进行了这方面的探讨和研究，具体研究内容和成果如下： 利用有限元软件ANSYS建立曲线槽形钢梁板壳元模型，计算分析施工阶段中结构的受力状态，揭示其力学特性和规律。对影响连续曲线组合箱梁桥在施工阶段受力性能的主要参数进行分析，包括:钢梁截面形式、横向联结系的布置间距、横向联结系的结构形式。 引入等效扭转刚度的概念，利用符拉索夫约束扭转理论和开口薄壁杆件的约束扭转初参数法，推导了两种不同工况下结构扭转角的计算公式，并建立了对应的板壳元节段模型，反算求得等效扭转参数，确立了杆系模型的建模方法。此外，论文又进一步提出了等效自由扭转常数It的简化计算方法，将结构等效为项板是一弹性薄板的闭口截面杆件，横向联结系对结构的作用用弹性薄板代替，给出了薄板厚度的计算公式。 将已建成的连续曲线组合箱梁桥作为计算实例，运用论文建立的公式（或过程）计算等效扭转参数，建立施工过程中重要阶段的杆系模型，进行变形和应力的计算，与相对应的精细模型计算结果做对比分析，验证杆系模型的准确性和实用性。 计算结果表明，对于设置有横向联结系的曲线槽形钢梁，其扭转类型属于约束扭转，结构沿纵向产生翘曲变形，横截面畸变变形很小，它的受力特征依然满足经典的开口薄壁杆件约束扭转理论的分析结果。非对称截面钢梁在自重荷载或外部对称荷载作用下，对自身会产生一个附加扭矩，这种作用对结构受力随曲线半径的变化保持不变。横向联结系可以显著提高槽形钢梁的抗扭刚度，布置越密，扭转刚度越大。隔板式横向联结系和桁架式横向联结系对槽形钢梁整体受力的影响是相同的。将均匀设置横向联结系的开口截面钢梁等效为匀质的薄壁梁，计算所得到的等效抗扭参数是合理的。等效扭转参数中翘曲常数Iω和扭心位置可忽略横向联结系的影响，直接按照一般开口槽形截面计算。文中建立的杆系模型与精细模型计算得到的变形、应力结果吻合良好，杆系模型具有良好的准确性和实用性，能够为实际桥梁的设计和施工计算分析提供一种有效的方法。 |
| 作者： | 张伟伟 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 沈锐利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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