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变截面钢桁腹式混凝土组合箱的剪力滞效应分析
| 论文题名： | 变截面钢桁腹式混凝土组合箱的剪力滞效应分析 |
| 关键词： | 钢桁腹式混凝土组合箱梁;剪力滞效应;计算方法;有限元模型 |
| 摘要： | 在钢-混组合箱梁结构中，钢桁腹式混凝土组合箱梁具有腹板不存在开裂、架设方便施工快捷、自重轻且成本低等优点。目前国内外学者对该类结构等截面箱梁的受力特点进行了很多研究与探索，并取得了一定的成果，但对变截面连续箱梁的剪力滞效应分析目前鲜有文献。本文结合理论研究及有限元模拟分析，对变截面钢桁腹式混凝土组合箱梁剪力滞效应展开以下几个方面研究： （1）利用能量变分法原理，依据剪切变形相等原则将钢桁腹式混凝土组合箱梁中的钢桁腹杆等效为钢腹板，推导了变截面钢桁腹式混凝土组合箱梁纵向应力计算公式，并进一步推导了其剪力滞效应系数计算公式；以水碾堡天桥为工程背景，设定集中荷载和均布荷载两种工况，计算得到在300kN集中荷载作用下其最大剪力滞系数为1.37，在q=10kN/m均布荷载作用下最大剪力滞系数为1.19。 （2）运用ANSYS软件建立水碾堡天桥空间有限元模型，选取该组合结构1/4跨及跨中处，对变截面钢桁腹式混凝土组合箱梁的纵向应力分布情况、剪力滞系数变化规律进行研究，并与理论计算结果进行对比分析。分析结果表明：以能量变分法为原理的理论公式得到的翼板纵桥向应力值与有限元值误差较小；底板的应力大小比较接近；桥墩位置斜腹杆处，由于存在钢桁腹杆杆力产生的上翼板附加轴力，使得该处应力分布不均匀。 （3）通过改变水碾堡天桥梁宽、梁高、横断面腹杆间距等，研究宽跨比、宽高比以及悬翼比对其剪力滞效应系数的影响。研究结果表明：变截面钢桁腹式混凝土组合箱梁的剪力滞系数在集中荷载作用下受宽跨比影响更大；宽高比从小到大变化时，均布荷载作用下的剪力滞系数值稳定不变；箱梁顶板剪力滞系数在悬翼比为1时达到最小值；另外，支座的约束对于钢桁腹式混凝土组合箱梁的剪力滞效应系数的影响较大。 （4）利用各国相关规范中的翼板有效分布宽度计算方法对变截面钢桁腹式混凝土组合箱梁的翼板有效分布宽度进行研究。研究结果表明：中国公路桥规在有效分布宽度方面的规定比其他的规范要全面细致很多，具有比较完善的计算方法；在变截面钢桁腹式混凝土组合箱梁有效分布宽度计算中，美国和英国规范精度最高，其中英国规范准确性更强，比起中国铁路规范和日本规范的计算误差都小，所以此两种规范比较适用于该类桥型的翼板有效宽度计算。 |
| 作者： | 杨鑫 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杨霞林;白家风 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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