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波形钢腹板组合箱梁的横向内力计算方法研究
| 论文题名： | 波形钢腹板组合箱梁的横向内力计算方法研究 |
| 关键词： | 波形钢腹板组合箱梁;横向内力;修正系数;有限元模拟;畸变效应 |
| 摘要： | 近年来，随着我国交通事业的蓬勃发展，波形钢腹板组合箱梁桥作为较广泛使用的桥型之一，在偏心荷载作用下存在畸变与横向内力的问题。对横向内力的深入研究程度影响着该类桥梁在工程实践中的合理设计，否则可导致桥梁各板件开裂问题，影响桥梁后期使用和养护。本文在现有横向内力计算方法的基础上，考虑车辆荷载影响的波形钢腹板组合箱梁桥面板横向内力，对波形钢腹板组合箱梁中常采用的单箱室箱梁横向内力进行研究，主要内容如下： （1）对于斜腹式波形钢腹板组合箱梁，建立了考虑箱梁畸变效应时虚设水平刚性约束和无水平刚性约束的横向内力计算模型，根据框架位移与箱梁畸变位移相协调的关系，推导了两种计算模型下波形钢腹板组合箱梁横向内力计算公式。结合算例，研究了荷载加载点位变化和腹板倾角变化时水平刚性约束对箱梁横向弯矩的影响。结果表明，两种计算模型解析解与有限元解之间的误差均不超过10%。当荷载加载点位靠近顶板中点时，两种计算模型结果最为接近。当腹板倾角接近45°时，顶板处两种计算模型结果最为接近。 （2）基于能量变分法，推导了同时考虑畸变效应与剪力差时的波形钢腹板组合箱梁横向内力计算公式。当顶板作用竖向偏心荷载时，建立以剪力差为未知量的控制微分方程，通过求解剪力差来计算框架横向弯矩。结合算例，分析框架分析法、能量变分法等不同横向内力计算方法之间的差异。结果表明，能量变分法解与有限元解之间的误差不超过4.17%，能量变分法能有效降低箱梁各关键点处弯矩误差。 （3）引入横向弯矩修正系数，通过改变外荷载位置、高宽比、顶板厚度、波形钢腹板厚度、腹板间距、波高等参数变化，分析了波形钢腹板组合箱梁各关键点横向弯矩与横向弯矩修正系数的变化规律。结果表明，高宽比、顶板厚度及腹板厚度的变化对横向内力及修正系数影响较小，箱梁波高、跨高比、腹板间距变化对箱梁横向内力及修正系数影响较大。 （4）本章基于实际工程，根据桥梁设计相关规范及相关理论计算箱梁在车辆荷载作用下的横向内力，利用有限元模型验证了本文波形钢腹板组合箱梁横向内力计算公式的正确性。并将混凝土箱梁与波形钢腹板箱梁各截面横向弯矩进行了对比。 |
| 作者： | 王永江 |
| 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： | 2022 |
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