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曲线双工字钢板组合梁横梁受力机理研究
| 论文题名： | 曲线双工字钢板组合梁横梁受力机理研究 |
| 关键词： | 曲线双工字钢板组合梁桥;双工字钢板组合梁;横梁内力;受力机理;力学性能 |
| 摘要： | 在曲线双工字钢板组合梁桥中横梁通常被视为主要构件，对其进行受力分析至关重要。目前一般将横梁与钢主梁简化为框架模型计算，仅考虑横梁面内的变形，未考虑曲率影响导致的横梁面外变形。文章首先验证了符拉索夫薄壁结构理论在双工字钢板组合梁约束扭转计算时的适用性，对比了直线与曲线双工字钢板组合梁约束扭转分析的不同，计算了简支曲线梁在跨中偏心集中荷载下结构的内力与变形沿梁长的分布规律，分析了曲线双工字钢板组合梁桥中横梁截面应力分布的规律，并在此基础上提出了横梁内力计算公式，通过大型有限元分析软件ABAQUS建立三维有限元模型进一步验证了公式的适用性。主要研究内容与结论如下： （1）通过对直线双工字钢板组合梁桥的约束扭转行为分析表明，符拉索夫薄壁结构理论适用于分析双工字钢板组合梁的约束扭转；采用换算截面法计算约束扭转截面特性时，若将桥面板等效为钢板，需要改变桥面板厚度。随着桥面板厚度的增加，桥面板理论分析得到的翘曲正应力与有限元分析得到的误差越来越大，但钢梁的误差一直保持在±10%以内。 （2）通过对曲线梁的约束扭转理论分析，得到曲线双工字钢板组合梁扭转效应下结构的内力与变形沿梁长的分布规律，分析了其对横梁变形的影响。结合有限元计算结果，发现基于符拉索夫薄壁结构理论分析得到的横梁应力分布与有限元数值模拟计算得到的规律基本一致；由于曲率作用，横梁截面正应力会产生沿曲线径向分力，在跨内上翼缘径向分力通过桥面板传递到支点截面，下翼缘径向分力作用于横向框架模型，导致横梁竖向弯曲变形与轴向变形；由于内、外侧钢梁腹板翘曲变形不一致，横梁需要承受纵桥向变形作用，横梁的纵桥向变形靠近加载点截面较小，并且加载点截面两侧，横梁的纵桥向变形方向相反。 （3）提出了考虑面外变形的横梁框架模型内力计算公式，通过有限元模型计算结果与理论公式计算结果的对比，验证了公式的准确性与适用性。研究结果表明：T形加劲肋的细部构造形式极大地影响主梁腹板与横梁沿纵桥向的变形协调能力；本文提出的横梁纵桥向面外变形的内力计算公式适用于不同曲率半径，不同纵桥向布置的简支双工字钢板组合梁桥横梁内力分析，且误差均能保持在10%以内；但由于推导理论计算公式时未考虑横梁对结构整体抗扭刚度的影响，当横梁布置靠近主梁下翼缘时，横梁对结构整体抗扭刚度产生一定的影响，导致本文提出的横梁面外变形的内力计算公式存在一定误差。 |
| 作者： | 邢子寒 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 闫标 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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