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混凝土箱梁徐变与剪力滞效应耦合作用的分析方法研究
| 论文题名： | 混凝土箱梁徐变与剪力滞效应耦合作用的分析方法研究 |
| 关键词： | 混凝土箱梁;徐变自约束应力;剪力滞效应;变分法;数值模拟 |
| 摘要： | 混凝土箱梁由于其自重轻、抗弯和抗扭刚度大、截面整体受力性好等优点被广泛应用于桥梁工程结构中。混凝土的徐变往往引起截面应力的重分布，又由于箱梁剪力滞效应的影响，徐变引起的截面应力重分布也会受到剪力滞的影响而发生改变。故如何考虑箱梁徐变对剪力滞效应的影响并建立相应的理论分析方法是非常必要的。本文针对单箱单室箱梁，通过理论研究并结合数值模拟开展了对混凝土箱梁徐变与剪力滞效应耦合作用的研究。主要研究内容如下： （1）本文针对混凝土单箱单室箱梁，考虑其顶、腹、底板由于尺寸，龄期等差异存在不同的初始徐变，利用老化理论及平截面假定，推导了徐变自约束应力的计算公式。并运用能量变分法，建立了单室箱梁考虑徐变自约束应力的剪力滞控制微分方程。结果表明，本文的计算方法能有效的计算混凝土箱梁由于顶、腹、底板由于尺寸、龄期等不同而产生的徐变自约束应力。徐变自约束应力具有约束截面应力的发展，减弱剪力滞效应的能力，本文解析解很好的符合了预期。 （2）针对单室箱梁通过考虑其顶、腹、底板之间龄期差Δt的不同,加荷龄期τ0的不同,总的徐变发展时间?的不同分析了徐变自约束应力对梁体挠度和截面应力的影响。结果表明，简支梁的挠度随龄期之差Δt及徐变时间τ增加而增大，随加荷龄期τ0的增大而减小。截面应力随加荷龄期τ0及徐变时间τ的增加而增加，随龄期之差Δt的增加而减小。 （3）对于存在结构体系转换的超静定结构，推导了考虑由于前后梁段加荷龄期不同等引起的徐变次内力时剪力滞效应控制微分方程，并考虑了前后梁段加荷龄期?0及总的徐变发展时间?的不同产生的徐变次内力对剪力滞效应的影响。结果表明，徐变次应力使截面应力重分布，在负弯矩区剪力滞效应明显减弱，正弯矩区则相反。 （4）利用ANSYS UPFs二次开发工具，依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对混凝土徐变系数的要求，修改了ANSYS提供的用户徐变子程序usercr.f，使其能模拟混凝土的徐变。利用Solid45单元建立有限元模型，模拟单箱单室简支箱梁和存在体系转换的连续梁在自重荷载作用下产生的徐变对截面剪力滞效应的影响。将所得ANSYS的数值解和本文理论解进行对比分析。结果表明，本文理论解与数值解的差距都在10％左右，说明本文所提出的计算方法是可行的，且具有较高的精度。 |
| 作者： | 方炜彬 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 蔺鹏臻 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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