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基于修正翘曲位移模式的薄壁箱梁剪力滞效应研究
| 论文题名： | 基于修正翘曲位移模式的薄壁箱梁剪力滞效应研究 |
| 关键词： | 薄壁箱梁;剪力滞;翘曲位移函数;边界约束;有效宽度 |
| 摘要： | 随着箱形截面梁的广泛应用，学者们对箱梁剪力滞效应进行了深入研究。在以能量变分法求解剪力滞效应的文献中，翘曲位移函数修正系数直接给出，并未解释如何得来。在常见的三跨连续箱梁桥中，各跨两端约束条件各异，分析不同约束条件对跨内剪力滞效应的影响规律，有助于更全面地考虑箱梁纵向内力变化。同时，现行桥梁规范中箱梁有效宽度的规定没有区分荷载类型，但箱梁分别在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应并不相同，求解截面应力时采用相同的有效宽度导致误差更大。此外，初等梁法和有效宽度法的挠度计算公式虽然简单，但计算结果精度不足。针对箱梁剪力滞在研究方面存在的上述不足之处，本文对其进行分析讨论。首先推导合理精确的翘曲位移函数，确定相关修正系数，根据能量变分法求解剪力滞应力和挠度解，并对该解析法进行验证。然后以此解析法为基础，分析不同的梁端约束条件对剪力滞效应的影响；对有效宽度的适用荷载类型进行分析并对适用性较差的荷载类型提出相应的有效宽度修正系数；通过考虑剪力滞与腹板剪切变形对箱梁挠度的影响，对初等梁法和有效宽度法的挠度计算公式进行修正。所做主要工作如下： （1）以顶板的宽度和顶板到形心轴的距离为基准，推导翘曲位移函数中的宽度和到形心轴距离的修正系数，考虑悬臂板的约束条件引入约束特性修正系数ψ并确定ψ的取值为1.4，考虑全截面轴力和弯矩自平衡条件引入相应修正系数并推出其计算公式。以附加挠度为广义位移，应用能量变分法求解简支箱梁剪力滞效应。 （2）推导一端固定一端简支、两端固定、两端简支箱梁的应力剪力滞系数，通过分析应力剪力滞系数、翘曲力矩、挠度剪力滞系数，对横向剪力滞效应和纵向剪力滞效应在不同约束条件下的变化规律进行研究，得出约束程度越强，剪力滞效应越明显的结论。 （3）分析简支箱梁分别在集中荷载和均布荷载作用下根据有效宽度法计算的应力误差，得出有效宽度对集中荷载的适应性较差；针对集中荷载，在原有效宽度的基础上提出修正系数α，将修正后有效宽度法计算的应力与应力解析解进行对比，确定公路规范中α取值为0.88，铁路规范中α取值为0.90，算例计算结果表明有效宽度修正系数α有良好的适用性。 （4）在挠度计算中考虑剪力滞与腹板剪切变形的双重效应，对初等梁法和有效宽度法的挠度公式进行修正，得出简支箱梁分别作用集中荷载和均布荷载的挠度修正系数公式，算例结果表明修正后的挠度误差是修正前的1/10左右，即挠度修正系数公式具有较强的适用性。 |
| 作者： | 李晶 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张元海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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