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原文传递连续刚构桥单横坡箱梁剪力滞效应分析

论文题名：	连续刚构桥单横坡箱梁剪力滞效应分析
关键词：	连续刚构桥;单横坡箱梁;剪力滞效应;翘曲位移;有限元分析
摘要：	连续刚构桥以其结构造型简洁美观、行车平顺、整体性好等优点成为100～350m跨径范围桥梁中具有竞争力的桥型之一。以往对连续刚构桥的研究主要集中在主梁下挠、腹板开裂和结构稳定等方面，而对具有单横坡构造的箱梁截面剪力滞效应以及箱梁翼板沿横桥向变形方面的研究相对较少，尚有不少问题值得深入分析和完善。　　本文以湖南省龙永高速红岩溪特大桥为工程背景，围绕无横坡薄壁箱梁剪力滞翘曲位移函数的改进，单横坡箱梁剪力滞翘曲位移函数的建立，红岩溪特大桥剪力滞效应分析及其箱梁翼板横桥向变形差异性等方面的相关问题开展研究，论文的主要内容与成果如下：　　（1）针对剪力滞翘曲位移函数存在多种选择的研究现状，基于能量变分原理，同时考虑箱梁横截面正应力轴向平衡条件和剪切变形的影响，构建了包含参数m的新剪力滞翘曲位移函数。以所得应力均方误差与挠度均方误差为精度标准，计算分析了不同m值（即不同幂次）抛物线下新构建剪力滞翘曲位移函数的适应性，得出了二次抛物线形式较为精确合理的结论。针对所得集中荷载作用下简支箱梁翼缘悬臂板最外端应力有较大偏差的情况，通过应力曲线拟合，得到了集中荷载作用下简支箱梁悬臂板的应力改进公式。将应力改进后新构建剪力滞翘曲位移函数与基本翘曲位移函数所得的应力与竖向挠度进行比较，论证了通过本文新构建的剪力滞翘曲位移函数计算所得应力公式和应力改进公式的高精度。　　（2）在新构建的无横坡箱梁剪力滞翘曲位移函数的基础上，引入单横坡修正系数，建立了能够适用于求解单横坡箱梁的剪力滞翘曲位移函数，得到了能够求解考虑单横坡箱梁剪力滞效应的应力求解公式，并将其计算结果与Ansys有限元软件计算结果进行了对比，其结果除简支箱梁悬臂板最外缘有较大差别率外，其他吻合良好。针对所得单横坡简支箱梁翼缘悬臂板最外缘应力出现的偏差，给出了应力改进公式。采用当量截面法，引入i?即各翼板惯性矩所占翼板总惯性矩的权重比值，有效地解决了翼板分别采用不同纵向位移差函数时变截面单横坡箱梁剪力滞效应的求解，并给出了考虑剪力滞效应的变截面单横坡箱梁翼板纵向应力和剪力滞系数的求解公式。　　（3）运用软件Midas FEA建立了红岩溪特大桥全桥有限元模型，通过对红岩溪特大桥成桥状态和施工过程中最大悬臂状态两个工况下的剪力滞效应分析，得出了纵桥向不同位置处主梁的剪力滞效应。通过比较分析，得出了单横坡构造使两腹板和悬臂板应力存在不对称现象，即腹板和悬臂板低的一侧纵向应力大于腹板和悬臂板高的一侧，但就其比值来说不对称性不太显著。　　（4）介绍了主梁横向预拱度的概念和箱梁翼板横向变形监测与数据采集的方法。以9＃墩1＃块主梁悬臂浇筑为例，建立了一个箱梁节段悬浇的挂篮空间有限元计算模型。将空间有限元计算模型得到的箱梁横向控制点的竖向变形结果与实测结果进行对比，吻合良好；且主梁横向控制点的竖向变形差异较小，均在3mm以内。
作者：	胡火全
专业：	土木工程
导师：	张玉平;李传习
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长沙理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文