详情

原文传递单箱三室箱梁在正对称荷载作用下局部畸变效应的理论研究

论文题名：	单箱三室箱梁在正对称荷载作用下局部畸变效应的理论研究
关键词：	单箱三室箱梁;正对称荷载;剪力流;局部畸变效应;横向应力解;桥梁结构设计
摘要：	薄壁箱形截面梁在客运专线中的广泛使用，使得局部畸变效应在桥梁结构设计和受力分析越来越受人们重视。从理论推导和有限元数值模拟相结合对单箱三室箱梁在正对称荷载作用下基于闭口薄壁杆件理论的局部畸变效应的相关问题，进行了大量对比分析及研究，主要研究内容如下：　　（1）针对单箱三室箱梁在中腹板对称加载模式和边腹板对称加载模式来研究正对称作用下的受力情况。通过将单箱三室箱梁在中腹板对称加载模式下的荷载分解可看出，箱梁截面总体可看做约束扭转、畸变效应与剪力滞效应的组合变形；本文通过截开单箱三室箱形梁截面，截开后单室截面上的畸变竖向荷载与等效荷载计算公式利用截面剪力流平衡来推导出，以此为基础利用弹性地基比拟法可得到中腹板对称模式下单箱三室截面的约束扭转、畸变效应与剪力滞效应等组合变形下的应力；而边腹板对称加载模式下的单箱三室箱梁可通过荷载分解成中腹板对称加载模式进行计算。　　（2）针对单箱三室截面的简支梁和悬臂梁在中腹板对称加载模式下，数值模型采用ANSYS中SHELL63单元建立。数值解是通过叠加数值模型中提取的应力值得到的，并对畸变纵向应力及畸变横向应力解析解与数值解分别从①横向：不同截面各关键点部位；②纵向：各关键点部位沿跨度方向上的分布等两方面进行了大量的对比分析，结论如下：解析解和数值解无论从数值还是变化规律均基本吻合，证实了本文中相关理论推导是正确性与精确性。　　（3）针对单箱三室箱梁在边腹板对称加载模式下，利用荷载分解的方法将其等效成中腹板对称加载模式，单箱三室箱形梁截面局部畸变纵向应力及畸变横向应力的解析解与数值解进行了对比分析，分析结果表明，解析解和数值解基本吻合，同时说明，中腹板对称加载模式与边腹板对称加载模式利用荷载分解的方法相互等效的方法是可行的，同时也证明了本文相关理论推导的正确性。　　（4）本文中引入了畸变率的概念为了更加清晰的反映畸变应力占考虑剪力滞效应的弯曲应力的比值的大小。通过对截面畸变率的分析得到结论如下：单箱三室截面最大的畸变率出现在顶板悬臂部位，而畸变率最小的部位为顶板和边腹板交接处。中腹板对称加载模式下，简支梁L/2截面最小畸变率为15.21％，最大畸变率为43.7%；悬臂梁L/8截面最小畸变率为12.52%，最大畸变率为70.57%。边腹板对称加载模式下，简支梁L/2截面最小畸变率为6.42%，最大畸变率为22.4%；悬臂梁L/8截面最小畸变率为6.85%，最大畸变率为38.83%。结果表明，单箱三室箱梁在正对称加载模式下个别部位畸变率相对较大，在结构计算中应予以重视，同时，正对称荷载作用下荷载在横截面上分布越靠近顶板中心，截面局部畸变效应越明显。
作者：	张英俊
专业：	建筑与土木工程
导师：	蔺鹏臻;王磐矩
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文