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特殊支承薄壁曲线箱梁剪力滞效应分析
| 论文题名： | 特殊支承薄壁曲线箱梁剪力滞效应分析 |
| 关键词： | 曲线箱梁桥;剪力滞效应;能量变分法;差分法 |
| 摘要： | 曲线箱梁桥以其抗扭刚度大、行车顺畅、外形美观等特点而在桥梁结构设计中被广泛应用和推广。为了施工方便,箱形梁向着长悬臂、大腹板间距的单箱单室截面方向发展,由此引起的剪力滞效应日益明显。国内外许多学者致力于箱形梁剪力滞效应研究,取得了许多研究成果,但很多都是基于对直线箱梁进行的。曲线箱梁不同于直线箱梁,由于曲率的存在,仅作用对称竖向荷载时,也将同时产生弯扭耦合作用,如果再考虑为了适应线形而采用的斜支承结构的剪力滞效应,就使得曲线箱梁的分析要比直线箱梁复杂得多。研究者虽然在薄壁杆件理论基础上考虑了剪力滞效应,但略去约束扭转时二次剪切变形对翘曲位移的影响,亦即将约束扭转翘曲广义位移取为扭角的一阶导数,因此曲线箱梁力学性能仍难以得到客观的反映。因此,尚有待对曲线箱梁进一步开展深入细致的研究。 本文主要针对曲线箱形梁桥的剪力滞效应开展研究,提出一种分析薄壁曲线箱梁的方法。基于刚周边假设,在其基本变形中补充挠曲剪滞变形,分析曲线箱梁剪力滞效应时同时考虑约束扭转二次剪切变形对翘曲位移的影响。从剪力滞翘曲应力的自平衡条件出发,选取合理的剪滞翘曲位移模式,给出单箱单室梯形截面箱梁剪力滞翘曲几何特性的一般公式。用能量变分法建立薄壁曲线箱梁的挠曲扭转控制微分方程及其相应的边界条件。按力法原理分析斜支承曲线梁桥,以一端斜支承粱作为静定体系,取斜支承方向的反力矩为未知力,然后根据绕支承线垂线的转角为零的变形协调条件建立力法典型方程。 1、分析了薄壁箱形梁的受力特点,阐述其剪力滞后效应的概念,介绍了目前解决剪力滞问题的主要理论和方法,并探讨了其适用性和局限性。 2、基于有限元理论,运用大型通用软件ANSYS中的板壳单元对不同约束情况下的曲线箱梁进行建模分析,并且结合实验对比分析了不同模型中剪力滞效应的变化。 3、采用有限差分法分别对简支、悬臂及两跨连续曲线箱梁有机玻璃模型进行求解。结果表明,理论值与实测值吻合良好,从而验证了本文计算方法及方程的正确性。 4、探讨斜支承曲线梁的受力性能,基于结构力学的力法原理,得到了任意斜度的斜支承曲线梁桥的内力计算公式,分析了荷载类型、斜度对斜支承曲线梁桥受力性能的影响。 |
| 作者： | 刘勇 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张元海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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