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原文传递考虑收缩徐变的钢桁腹-混凝土组合梁桥剪力滞效应研究

论文题名：	考虑收缩徐变的钢桁腹-混凝土组合梁桥剪力滞效应研究
关键词：	钢桁腹-混凝土组合箱梁桥;剪力滞;收缩徐变
摘要：	钢桁腹-混凝土组合箱梁具有自重轻、性能好和施工方便等优点，因而在实际工程中得以推广应用。但混凝土收缩徐变引起的结构挠度变大、应力重分布等问题突出显现，同时，箱梁研究中的剪力滞效应也不容忽视。本文基于能量变分原理，分别推导钢桁腹-混凝土组合简支箱梁和连续箱梁的截面应力和剪力滞系数的理论公式，并结合有限元数值分析探讨组合箱梁在考虑混凝土收缩徐变的情况下剪力滞效应的分布规律。主要研究内容及结论如下：　　（1）依据公路桥规（JTG3362-2018）的徐变预测模型，通过编辑ANSYS徐变子模型，修正徐变的模型参数，拟合出混凝土徐变的时间依存关系曲线，将有限元计算值与初等梁理论值进行对比验证。利用ANSYS模拟混凝土的收缩应变，与其他有限元的收缩应力值进行对比分析。结果表明：所建立的模型能够较为准确地模拟混凝土的收缩徐变效应。　　（2）选定三次抛物线形式的翘曲位移函数，采用能量变分原理，建立考虑收缩应变和徐变系数的组合简支箱梁的控制微分方程，根据静力平衡和边界协调条件得到应力、剪力滞系数求解表达式，理论计算解与有限元数值解吻合较好。进一步对钢桁腹-混凝土组合简支箱梁跨中截面顶、底板应力的分布规律进行对比研究，结果表明收缩徐变会降低组合简支箱梁剪力滞效应，且对顶板应力变化影响较于底板更大；在集中、均布荷载作用下，跨中截面应力随龄期增加而减小，变化速率逐渐趋于平缓，且前者对应力的影响更大；考虑收缩徐变的影响，在成桥后的初始阶段，截面应力减小速率很大，之后明显减慢并逐渐趋于稳定。　　（3）在考虑徐变次内力影响下，基于叠加原理建立考虑收缩应变和徐变系数的组合连续梁控制微分方程，根据连续梁边界条件求解得到组合箱梁的应力、剪力滞系数理论解。结合ANSYS收缩徐变子模型，验证理论公式的正确性。对钢桁腹-混凝土组合连续箱梁关键截面顶、底板应力的分布情况进行对比分析，结果表明在收缩徐变效应影响下，组合箱梁的跨中挠度增大，截面应力与龄期呈负相关，而中支点截面应力与龄期呈正相关，变化速率逐渐趋于平缓；随着龄期增加，跨中截面剪力滞效应加强，中支点截面剪力滞效应减弱；组合箱梁同一截面，收缩徐变对底板应力、挠度的影响更大。　　（4）考虑在收缩徐变的情况下，研究几何参数对钢桁腹-混凝土组合箱梁剪力滞系数分布规律的影响。结果表明：顶、底板厚度和钢桁腹杆竖直高度等几何参数与剪力滞系数呈负相关，宽跨比与剪力滞系数呈正相关；宽跨比对组合箱梁剪力滞效应的影响最显著，其中顶板剪力滞系数变化幅度达到9.98％；当组合箱梁悬翼比b2b1为1时，跨中截面剪力滞效应的影响最小。　　考虑收缩徐变因素下，钢桁腹-混凝土组合箱梁剪力滞效应的研究对其设计与施工具有指导和借鉴意义。
作者：	许治伟
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	林丽霞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022