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原文传递多箱式小箱梁横向内力试验研究

论文题名：	多箱式小箱梁横向内力试验研究
关键词：	多箱式小箱梁桥;横向内力试验;弹性模量;力学性能
摘要：	多箱式小箱梁桥易产生纵向裂缝，主要集中在箱梁翼缘与腹板交接处上缘、小箱梁连接处翼缘板下缘、箱梁底板中部等部位，箱梁顶板中间下缘有时亦有裂缝出现，但由于密闭于箱内不易被发现。这类问题属于小箱梁桥的横向受力问题，现行桥梁设计分析大多采用刚接梁法或行车道板简化方法进行分析计算，这些方法往往未计及桥梁的空间效应，存在一些不足之处。本文以某预制30m小箱梁桥为背景，制作有机玻璃单梁、六梁式小箱梁（无、1根、3根）内横梁模型，进行模型材料拉伸试验、单梁或多梁典型截面单点精准横向移动加载试验。通过试验与各种模型分析结果对比，研究泊松比参数变化对小箱梁受力的影响，荷载位置、内横梁设置等对箱梁横向内力的影响，各种分析模型对小箱梁结构分析的适用性。主要内容与研究结论如下：　　（1）阐述了小箱梁横向内力分析的四种方法，重点介绍刚接梁法、基于Mindlin薄板理论的层间分块板元理论，在Matlab环境中编译分析程序，建立力学分析模型，同时运用MidasCivil、MidasFEA建立三维空间致密梁格及实体单元模型。　　（2）有机玻璃材料本身的材料特性差异很大，弹性模量、泊松比对结构内力分析影响显著，结构模型试验前尽可能进行模型材料性能试验，确保试验结果的准确性。　　（3）小箱梁在较大集中荷载作用下，箱梁底、顶板有较大的纵向拉压应力，且有明显的剪力滞效应，因材料泊松比影响，顶板均表现较大的横向拉应力，底板在偏心荷载作用下有微小的横向拉应力，其它情况且呈现压应力居多，与实体有限元分析结果略有差异。实际工程中应重视顶板横向内力分析，这一点应引起工程师们的注意。　　（4）对于多箱式小箱梁结构，内横梁的设置可以改善各主梁的整体受力，主梁的正应力及竖向挠度有一定程度的降低，大幅度降低箱梁翼缘板横向受力，桥梁横向整体受力更加均匀。建议实际工程中有条件尽可能增加内横梁设置。　　（5）分析多箱式箱梁翼缘根部横向受力可采用靠近外侧箱梁位置，而分析箱梁翼缘接缝处横向受力尽可能选取靠近中间箱梁位置接缝。　　（6）刚接梁法可以分析多箱式箱梁主梁的纵向受力、无内横梁翼缘接缝处的横向受力，对有多根内横梁的横向受力宜慎重采用；三维实体有限元能够精确描述多箱式箱梁结构空间受力分布，对局部分析有很大优越性，但对工程设计分析有一定的局限性，且耗时、计算效率相对较低；空间致密梁格可以高效分析多箱式小箱梁主梁的纵向受力，正确设置横向虚拟梁格间距分析翼缘横向受力可以达到三维实体有限元效果，且分析结果更适用于工程设计；层间分块板元可简捷、快速分析多箱式箱梁的空间受力分析，但本文方法对预应力混凝土箱梁结构有一定的局限性。
作者：	邵明洁
专业：	建筑与土木工程
导师：	李新生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	苏州科技大学
学位年度：	2022