【摘要】：波形鋼腹板組合箱梁作為一種新型的結(jié)構(gòu),具有自重輕、預(yù)應(yīng)力利用率高、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)。近年來,已有將波形鋼腹板組合箱梁應(yīng)用到曲線梁橋的案例,但由于波形鋼腹板厚度薄,縱向剛度小,故其截面抗彎抗剪剛度、抗扭剛度以及抗畸變剛度均低于普通混凝土箱梁截面,使得波形鋼腹板組合箱梁更易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形和畸變變形,尤其在曲線梁中,由于曲率的影響,產(chǎn)生彎扭耦合效應(yīng),因此曲線波形鋼腹板組合箱梁的扭轉(zhuǎn)行為更加顯著。本文圍繞曲線波形鋼腹板組合箱梁的扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能開展理論研究及分析,取得的主要研究成果如下:(1)基于烏曼斯基第二理論,推導(dǎo)出曲線波形鋼腹板組合箱梁約束扭轉(zhuǎn)微分方程,根據(jù)波形鋼腹板正交異性的特點(diǎn)和曲線箱梁的力學(xué)特性,結(jié)合邊界條件,給出了波形鋼腹板組合箱梁約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力和約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的計(jì)算方法,并對(duì)約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力進(jìn)行了分析,推導(dǎo)出約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力中包含的自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和由翹曲正應(yīng)力沿縱向變化引起的二次剪應(yīng)力的計(jì)算公式。最后應(yīng)用本文方法分析曲率半徑對(duì)曲線波形鋼腹板組合箱梁扭轉(zhuǎn)性能的影響,并對(duì)比其與曲線混凝土箱梁扭轉(zhuǎn)性能的差異。(2)以箱梁理論為基礎(chǔ),根據(jù)波形鋼腹板組合箱梁的力學(xué)特性得到曲線波形鋼腹板組合箱梁產(chǎn)生畸變變形時(shí)的應(yīng)變能,通過能量法推導(dǎo)出曲線波形鋼腹板組合箱梁的畸變微分方程,得到曲線波形鋼腹板組合箱梁發(fā)生畸變時(shí)畸變角、畸變雙力矩和畸變翹曲應(yīng)力的計(jì)算方法。最后應(yīng)用本文方法分析曲率半徑對(duì)曲線波形鋼腹板組合箱梁畸變性能的影響,并對(duì)比其與曲線混凝土箱梁畸變性能的差異。(3)通過符拉索夫方程得到曲線梁在荷載作用下豎向位移和扭轉(zhuǎn)角位移相互耦合的關(guān)系,驗(yàn)證了曲線梁彎曲與扭轉(zhuǎn)耦合的受力特點(diǎn),結(jié)合曲線波形鋼腹板組合箱梁截面特征,采用漢斯(Heins)和斯貝特思(Spates)給出的閉合解求出曲線箱梁的撓度、轉(zhuǎn)角和內(nèi)力。分析曲率半徑對(duì)曲線波形鋼腹板組合箱梁彎扭耦合效應(yīng)的影響,并與曲線混凝土箱梁彎扭耦合效應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比。
【圖文】：

布置使得厚度增加，重量約占梁的10%~30%以上，大大增加了結(jié)構(gòu)本身的自重，制約了它的跨越能力。波形鋼腹板組合箱梁橋是一種采用波形鋼板做腹板，頂?shù)装迦匀徊捎没炷粒⑹┘觾?nèi)外預(yù)應(yīng)力的新型組合結(jié)構(gòu)，如圖1.1所示。波形鋼腹板組合箱梁橋具有以下優(yōu)點(diǎn)[1-7]：（1）有效降低結(jié)構(gòu)的自重，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的受力性能。（2）促進(jìn)兩種不同材料發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，有效提高材料的利用效率。（3）有助于結(jié)構(gòu)的快速施工。（4）減輕橋梁維修加固工作，便于更換預(yù)應(yīng)力筋。（5）增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的跨越能力。（6）造型輕盈美觀。圖1.1 波形鋼腹板組合箱梁橋基本構(gòu)造cognac（圖1.2a）橋是世界上首次將波形鋼腹板用于橋梁工程中的典型橋梁（1986年建成），接著法國于1987年建造了Mapure高架橋（圖1.2b）。此后，波形鋼腹板組合箱梁開始應(yīng)用于部分歐洲和日本等國家。圖1.2（c）所示為日本本谷橋，此橋采用全體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)以改善結(jié)構(gòu)性能，同時(shí)也是日本首次對(duì)全體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的嘗試。與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力筋相比

長安大學(xué)碩士學(xué)位論文上，橋梁共兩跨，采用 80m+80m 的跨徑布置。將波形鋼腹板與混凝土結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁橋。橋梁頂部寬度為 9m，，底部寬度為 5m。波形鋼腹板段每周期波長 1.6m，波高 0.22m。腹板的水平折角為 30.7°，采用鋼板的厚度為10~20mm[10]。雖然中國現(xiàn)已開始建造曲線波形鋼腹板組合箱梁橋，但其數(shù)量占橋梁總數(shù)的比例仍非常的低，且對(duì)于波形鋼腹板與曲線梁的耦合作用等力學(xué)研究尚未深入，波形鋼腹板組合箱梁在曲線梁橋的推廣和應(yīng)用上仍具有廣闊的空間。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U441

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張傳剛;張建東;承宇;;高墩大跨波形鋼腹板曲線梁橋計(jì)算與分析[J];華東公路;2015年03期

2 陳水生;劉律;桂水榮;;波形鋼腹板PC組合箱梁橋在我國的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J];公路工程;2015年03期

3 楊丙文;黎雅樂;;波形鋼腹板曲線箱梁橋合理跨徑研究[J];特種結(jié)構(gòu);2015年02期

4 徐勛;強(qiáng)士中;;薄壁箱梁畸變分析理論的研究[J];工程力學(xué);2013年11期

5 任大龍;楊丙文;萬水;;橫隔板對(duì)波形鋼腹板曲線箱梁應(yīng)力影響研究[J];江西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年06期

6 龐凡;徐明遠(yuǎn);謝寅濤;;波形鋼腹板混凝土組合箱梁基本力學(xué)特點(diǎn)分析[J];交通標(biāo)準(zhǔn)化;2013年10期

7 丁勇;江克斌;周寅智;楊建奎;;波形鋼腹板PC組合箱梁純扭作用下抗扭承載力計(jì)算模型[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

8 王圣保;;波形鋼腹板PC組合箱梁抗扭性能試驗(yàn)[J];建筑結(jié)構(gòu);2012年09期

9 陳宜言;陳寶春;林松;;波形鋼腹板PC組合箱梁抗扭性能試驗(yàn)與有限元分析[J];建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2011年04期

10 楊丙文;黎雅樂;萬水;張建東;;波形鋼腹板箱梁畸變應(yīng)力分析[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年05期

本文編號(hào)：2627521