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原文传递斜拉桥分离式钢箱梁剪力滞效应研究

论文题名：	斜拉桥分离式钢箱梁剪力滞效应研究
关键词：	斜拉桥;分离式钢箱梁;剪力滞效应;有效分布宽度
摘要：	钢箱梁自重轻、结构整体性强及抗震性能优越，是目前大跨径桥梁中应用最多的主梁结构形式之一，分离式钢箱梁便是由其延伸出的一种新型结构形式，又被称为“第二代钢箱梁”。以往对箱梁剪力滞效应的研究大多集中在受力简单的简支梁和悬臂梁等结构，对于斜拉桥主梁剪力滞效应的研究也多为单箱单室或单箱双室的混凝土箱梁，而对钢箱梁桥尤其是斜拉桥分离式钢箱梁的剪力滞效应研究较少。本文在以往剪力滞研究的基础上，以湖南省某斜拉桥为工程实例，对斜拉桥分离式钢箱梁在施工及成桥阶段的纵向正应力分布及其剪力滞效应进行分析，旨在为同类斜拉桥主梁受力安全控制及设计提供参考依据。本文的主要研究内容及研究成果包括：　　（1）研究不同施工阶段下斜拉桥分离式钢箱梁的剪力滞效应。以湖南省某斜拉桥为工程依托，利用Midas Civil及ABAQUS有限元软件建立其主要施工阶段的数值分析模型，分析边中跨主梁在不同施工方法下斜拉桥分离式钢箱梁的剪力滞效应。中跨主梁从短悬臂状态到最大单悬臂状态，截面剪力滞效应随着主梁长度的增加而减小。边跨主梁截面由于支架及混凝土梁的作用，剪力滞效应比中跨明显，尤其是对于主梁底板。但从应力结果来看，支架法施工的主梁应力较小。　　（2）研究成桥状态下斜拉桥分离式钢箱梁的剪力滞效应。基于斜拉桥实际成桥状态，建立局部精细化有限元模型，对分离式钢箱梁在斜拉桥成桥状态恒载（中跨合龙、二期铺装）、活载（汽车荷载、温度荷载）作用下的纵向应力变化规律及剪力滞效应进行研究。在中跨合龙初始成桥状态下，斜拉桥主梁的剪力滞效应与施工阶段有明显的不同，成桥后的剪力滞效应有所减小。施加二期铺装过后主梁的剪力滞效应稍有降低，变化幅度不超过2%，但其应力水平却在增加，因此在斜拉桥同类主梁施工过程中，应更加重视施加二期铺装阶段主梁的应力情况。汽车荷载作用下，考虑最大应力MVmax、最小应力MVmin两种包络工况，不同类别主梁截面顶板的剪力滞效应差别不大，截面底板的剪力滞效应变化较大，其中在MVmin工况下底板的剪力滞效应尤为显著。在温度荷载作用下，边中跨主梁剪力滞的响应规律不同，整体升（降）温作用对于边跨截面剪力滞效应的影响比中跨显著得多。　　（3）研究不同几何设计参数下分离式钢箱梁纵向正应力分布及剪力滞的变化规律。在合理的设计范围内对其设计参数值进行不同的设置，研究不同参数下分离式钢箱梁的剪力滞效应。研究发现宽跨比是影响分离式钢箱梁剪力滞效应的主要因素，宽高比、顶底板厚度为次要因素，其他因素可忽略不计。结合影响参数分析结果，通过引入有效分布宽度系数，将其主要影响参数宽跨比作为自变量，应用回归分析法提出分离式钢箱梁有效分布宽度系数计算公式，并将计算结果与有限元结果进行对比。得出两者有效分布宽度系数的相对误差值小于1%，说明计算公式可以满足工程计算的精度要求。
作者：	张自超
专业：	建筑与土木工程
导师：	张永水
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022