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原文传递基于剪切变形规律的箱梁剪力滞效应分析的有限梁段法

论文题名：	基于剪切变形规律的箱梁剪力滞效应分析的有限梁段法
关键词：	波形钢腹板组合箱梁;翘曲位移函数;剪力滞;有限梁段法
摘要：	本文围绕传统混凝土箱梁和新型的波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应问题展开研究。在箱梁剪力滞分析的变分法原理基础上，提出一种与一般梁单元方法相适应的求解箱梁剪力滞问题的有限梁段方法。与传统梁段有限元法不同，本文在梁段单元每节点上采用两个剪力滞自由度，以适应不同的剪力滞位移边界条件，为剪力滞效应的研究提供了一种有效方法。　　本文主要从以下几个方面进行研究: 　　(1)针对传统混凝土箱梁剪力滞翘曲位移函数的推导，本文一方面根据剪力流的分布规律，得到箱梁上、下翼板的纵向位移沿梁桥宽度方向按二次抛物线分布的;另一方面根据翼板剪力流的大小得到各翼板之间剪力流的比值，综合两方面得到传统混凝土箱梁的翘曲位移函数，在此忽略附加轴力的影响。　　(2)基于得到的翘曲位移函数，结合能量变分法推得传统混凝土箱梁的剪力滞控制微分方程，由此推得简支梁分别作用跨间集中荷载和满跨均布荷载，悬臂梁分别作用梁段集中荷载和满跨均布荷载下的应力、挠度与附加弯矩表达式。借助数值算例分析箱梁在外荷载作用下的剪力滞效应，并进行了正确性和可靠度分析。　　(3)在箱梁剪力滞分析的变分法原理基础上，提出一种与一般梁单元方法相适应的分析箱梁剪力滞效应的有限梁段方法，在梁段单元每节点上采用两个剪力滞自由度，以适应不同的剪力滞位移边界条件。推导出相应的梁段单元计算剪力滞效应的系数矩阵和广义荷载列阵计算公式，得到相应的有限元分析公式。分析不同梁桥形式、不同荷载形式下的剪力滞效应，并与相关文献解做对比。　　(4)结合波形钢腹板组合箱梁自身结构特点，在传统混凝土箱梁的剪力滞翘曲位移函数的基础上，考虑附加轴力的影响，在全截面引入一均匀的轴向位移，构成波形钢腹板组合箱梁的翘曲位移函数。　　(5)运用能量变分法推导出波形钢腹板组合箱梁考虑腹板剪切变形的剪力滞控制微分方程和边界条件。得到波形钢腹板简支箱梁在跨中集中荷载和满跨均布荷载作用下综合考虑初等梁理论，波形钢腹板剪切效应及箱梁剪力滞效应的基础上的挠度表达式，并借助数值算例进行各部分所占总挠度比例以及剪跨比变化时简支波形钢腹板组合箱梁跨中挠度的分析。　　(6)运用有限梁段法分析波形钢腹板组合箱梁在三种不同荷载工况下的剪力滞效应，将结果与有限元分析结果进行对比，分析三种荷载工况下的剪力滞效应分布规律。　　(7)运用有限梁段法分析结构的几何参数（宽跨比、宽高比、悬翼比、波形钢腹板波高）的变化对波形钢腹板组合箱梁跨中截面剪力滞效应的影响。得出影响波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的主要因素和非敏感因素。提出了悬翼比等于1时，宽跨比变化时以及综合考虑悬翼比与宽跨比同时变化时的组合箱梁在外荷载作用下的翼板最大剪力滞系数的经验公式。
作者：	周朋
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：	2018
正文语种：	中文