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预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁桥力学性能研究
| 论文题名： | 预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁桥力学性能研究 |
| 关键词： | 预制拼装钢腹板组合钢箱梁桥;力学性能;预制化生产;现场装配;挠度计算;剪力滞效应;局部焊缝 |
| 摘要： | 本文以一种适用于中小跨径的新结构形式—预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁桥为研究对象，介绍了其相对于装配式混凝土组合梁的优势。简述了预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁桥的工厂预制化生产过程和现场装配流程。对其考虑剪切变形影响的挠度计算、剪力滞效应和局部焊缝的疲劳性能进行了研究。 对预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁截面正应力和腹板剪应力的分布规律进行了计算。在此基础上推导了在集中荷载、均布荷载和对称荷载作用下考虑剪切影响的挠度计算公式。建立了30m简支结构预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁的有限元模型。对比了有限元模型和理论公式计算挠度的差值，根据计算结果，有限元和理论公式计算结果差值不超过5％，验证了理论计算公式的准确性。分析了高跨比和宽高比两个参数变化时，剪切变形对挠度影响程度的变化规律。给出了挠度计算时不考虑剪切变形影响的跨高比限值为20。 采用能量变分法和有限元对预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁的剪力滞效应进行了研究。选取剪力滞附加挠度作为广义位移函数，三次抛物线作为翘曲位移函数，给出了在集中荷载和均布荷载作用下剪力滞系数的计算公式和截面应力分布计算公式。计算方法把初等梁理论和剪力滞效应分开考虑，计算原理清晰明确，求解简单。采用理论公式和有限元计算了顶板和底板剪力滞系数和沿桥纵向的分布规律。计算了高跨比、宽跨比、悬翼比对剪力滞效应的影响。结果表明，在计算工况下，最大剪力滞系数不超过1.2。以影响最为显著的宽跨比为自变量，用回归法给出了跨中截面最大剪力滞系数的计算公式。基于剪力滞系数计算结果，给出预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁的有效分布宽度。采用中国、加拿大、日本规范对其有效分布宽度进行了计算，和有限元以及理论公式计算结果的对比表明规范的计算偏于保守。 建立了预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁桥的全桥有限元模型，同时建立了简单模拟焊缝的局部区域子模型。在计算关注点纵向、横向影响线的基础上，采用Matlab模拟了疲劳车加载过程，得出了关注焊缝的疲劳车最不利加载位置。在确定适用网格尺寸和外推方法的基础上，用有限元求得了最不利位置的热点应力历程。用泄水法求得疲劳车产生的热点应力历程频值谱，结合Miner线性损伤积累准则计算了一辆疲劳车造成的损伤，最终求得预制拼装组合刚箱梁桥的疲劳寿命。 |
| 作者： | 张弛 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 万水 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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