本文關(guān)鍵詞：以余弦函數(shù)為剪力滯翹曲位移函數(shù)的薄壁箱梁剪力滯效應(yīng)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展,大跨度、大翼緣的寬體箱梁被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代橋梁建設(shè)中,然而箱梁的剪力滯問題不容忽視,若不認(rèn)真對待這些問題,很可能會造成箱梁局部開裂、局部失穩(wěn)甚至于更加嚴(yán)重的后果。因此對薄壁箱梁的剪力滯效應(yīng)進(jìn)行深入研究具有重要的理論和工程意義,本文基于薄壁結(jié)構(gòu)理論和能量變分原理對單室和雙室箱梁進(jìn)行了以下研究:(1)基于懸臂板和頂板相等的單室直腹板箱梁,選取余弦函數(shù)為剪力滯翹曲位移函數(shù),各個(gè)翼板采用同一最大剪切轉(zhuǎn)角差為剪力滯廣義位移,利用能量變分原理推導(dǎo)出箱梁截面控制微分方程,結(jié)合簡支、懸臂的邊界條件,分別給出簡支、懸臂支撐下,集中力和均布力下箱梁截面的縱向應(yīng)力解。針對一個(gè)典型的單室箱梁為例,利用數(shù)值解和本文解研究剪力滯系數(shù)橫向、縱向分布規(guī)律,結(jié)果表明,本文選取余弦函數(shù)為剪力滯翹曲位移函數(shù)研究剪力滯效應(yīng)具有良好的計(jì)算精度,本文解與數(shù)值解吻合程度良好。(2)針對一般的單箱單室梯形截面箱梁,從各個(gè)翼板具有不同的縱向翹曲這一本質(zhì)出發(fā),分別考慮各個(gè)翼板取相同的最大剪切轉(zhuǎn)角差和不同的最大剪切轉(zhuǎn)角差為剪力滯廣義位移,利用能量變分原理分別推導(dǎo)出箱梁截面控制微分方程組,結(jié)合簡支邊界條件給出箱梁集中力和均布力時(shí),各個(gè)翼板的縱向應(yīng)力解。利用本文解和數(shù)值解分析各個(gè)翼板取相同和不同最大剪切轉(zhuǎn)角差對箱梁剪力滯效應(yīng)精度的影響,研究表明,取不同最大剪切轉(zhuǎn)角差時(shí)的縱向應(yīng)力解精度優(yōu)于取相同最大剪切轉(zhuǎn)角差的縱向應(yīng)力解精度,并且能夠精確的反映各翼板間剪力滯翹曲的差異;其次分析了高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)律,結(jié)果表明,負(fù)剪力滯系數(shù)隨高跨比的增大而減小,正剪力滯系數(shù)隨高跨比的增大而增大;集中力下,高跨比對剪力滯系數(shù)的影響類似于直線分布;均布力下,高跨比對剪力滯系數(shù)的影響類似于曲線分布。(3)針對單箱雙室簡支箱梁,各個(gè)翼板選取不同的最大剪切轉(zhuǎn)角差為剪力滯廣義位移,基于能量變分原理分別推導(dǎo)了考慮剪切變形和不考慮剪切變形時(shí)的截面控制微分方程組,根據(jù)簡支邊界條件給出了各個(gè)翼板的縱向應(yīng)力解和箱梁的豎向撓度解。利用本文解析解和數(shù)值解分析剪切變形對箱梁縱向應(yīng)力和豎向撓度的影響,結(jié)果表明,剪切變形不影響箱梁縱向應(yīng)力,但是對撓度有明顯的影響,即考慮剪切變形的撓度解最大,不考慮剪切變形的撓度解次之,初等梁理論獲得的撓度解最小。此外,研究了雙室箱梁截面剪力滯系數(shù)橫向分布規(guī)律和高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)律,研究得到了與單室箱梁類似的結(jié)論,不同之處是邊腹板的剪力滯效應(yīng)略大于中腹板的剪力滯效應(yīng)。(4)針對無懸臂板的單箱雙室簡支箱梁,荷載橫向?qū)ΨQ變位時(shí),箱梁頂板、底板縱向位移存在差異,因此頂板、底板采用不同的剪力滯廣義位移,同時(shí)在計(jì)算外力勢能時(shí)應(yīng)考慮荷載橫向位置的影響,利用能量變分原理推導(dǎo)出荷載橫向變位下的箱梁截面控制微分方程,結(jié)合簡支邊界條件給出均布荷載下箱梁頂板、底板的縱向應(yīng)力解。利用本文解和數(shù)值解分析跨中截面剪力滯系數(shù)橫向分布規(guī)律和高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)律,研究表明,荷載由邊腹板對稱向單室頂板中心移動時(shí),頂板與腹板交匯處剪力滯系數(shù)將由正剪力滯變?yōu)闊o剪力滯,再由無剪力滯變?yōu)樨?fù)剪力滯,但是頂板荷載的橫向變位幾乎不會影響底板剪力滯系數(shù)的橫向分布,底板與腹板交匯處剪力滯系數(shù)基本保持正剪力滯;荷載作用處附近的區(qū)域表現(xiàn)為正剪力滯,遠(yuǎn)離該處則表現(xiàn)為負(fù)剪力滯。
【關(guān)鍵詞】：單箱單室 單箱雙室 剪力滯 剪切變形 能量變分法 余弦函數(shù) 最大剪切轉(zhuǎn)角差 有限元
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U441
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 選題背景10
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況10-13
• 1.2.1 解析理論11-12
• 1.2.2 數(shù)值解法12-13
• 1.2.3 模型試驗(yàn)13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-16
• 1.3.1 研究方法13-14
• 1.3.2 研究內(nèi)容14-16
• 2 懸臂板與頂板等寬的單室箱梁剪力滯解析解16-29
• 2.1 截面控制微分方程的建立16-20
• 2.1.1 基本假設(shè)16
• 2.1.2 總勢能表達(dá)式16-20
• 2.2 簡支梁剪力滯效應(yīng)的應(yīng)力解答20-23
• 2.2.1 簡支梁在集中力作用下剪力滯效應(yīng)的應(yīng)力解答20-22
• 2.2.2 簡支梁在均布力作用下剪力滯效應(yīng)的應(yīng)力解答22-23
• 2.3 懸臂梁剪力滯效應(yīng)的應(yīng)力解答23-24
• 2.3.1 懸臂梁在集中力作用下剪力滯效應(yīng)的應(yīng)力解答23
• 2.3.2 懸臂梁在均布力作用下剪力滯效應(yīng)的應(yīng)力解答23-24
• 2.4 算例分析24-28
• 2.4.1 算例基本概況24
• 2.4.2 集中力下跨中截面應(yīng)力的對比24-25
• 2.4.3 簡支、懸臂支撐下的截面測點(diǎn)應(yīng)力橫向分布規(guī)律25-27
• 2.4.4 簡支、懸臂支撐下的截面關(guān)鍵點(diǎn)剪力滯系數(shù)隨跨度的變化規(guī)律27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 基于不同剪力滯廣義位移的單室簡支箱梁剪力滯效應(yīng)研究29-49
• 3.1 各個(gè)翼板取相同最大剪切轉(zhuǎn)角差時(shí)的截面控制微分方程及閉合解29-32
• 3.2 各個(gè)翼板取相同最大剪切轉(zhuǎn)角差時(shí)簡支箱梁剪力滯效應(yīng)的應(yīng)力解答32
• 3.3 各個(gè)翼板取不同最大剪切轉(zhuǎn)角差時(shí)的截面控制微分方程組及閉合解32-35
• 3.4 微分方程組的求解35-39
• 3.4.1 微分方程組的降階解法35-38
• 3.4.2 微分方程組的Maple解法38-39
• 3.5 算例分析39-48
• 3.5.1 斜腹板箱梁的剪力滯分析算例39-41
• 3.5.2 直腹板箱梁的剪力滯分析算例41-43
• 3.5.3 高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)律43-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 4 基于不同剪力滯廣義位移的單箱雙室簡支箱梁剪力滯效應(yīng)研究49-71
• 4.1 不考慮剪切變形時(shí)剪力滯效應(yīng)截面控制微分方程的推導(dǎo)及閉合解49-54
• 4.1.1 微分方程組的求解52-54
• 4.1.2 箱梁撓度的解析解54
• 4.2 考慮剪切變形時(shí)剪力滯效應(yīng)截面控制微分方程的推導(dǎo)及閉合解54-59
• 4.2.1 箱梁撓度的解析解58-59
• 4.3 算例分析59-70
• 4.3.1 算例概況59-60
• 4.3.2 箱梁L/2、L/4 截面剪力滯橫向分布規(guī)律60-63
• 4.3.3 高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)律63-67
• 4.3.4 撓度67-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 5 荷載橫向變位下的單箱雙室簡支箱梁剪力滯效應(yīng)研究71-93
• 5.1 剪力滯效應(yīng)截面控制微分方程的推導(dǎo)71-75
• 5.2 簡支梁受均布荷載橫向變位時(shí)頂板、底板的縱向應(yīng)力解75-77
• 5.3 算例77-92
• 5.3.1 單箱雙室簡支箱梁算例概況77-78
• 5.3.2 跨中截面剪力滯系數(shù)橫向分布規(guī)律78-84
• 5.3.3 高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)律84-92
• 5.4 本章小結(jié)92-93
• 6 結(jié)論與展望93-96
• 6.1 主要結(jié)論93-94
• 6.2 展望94-96
• 致謝96-97
• 參考文獻(xiàn)97-100
• 攻讀學(xué)位期間主要研究成果100

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 盧彭真;張俊平;黃海云;趙人達(dá);;叉橋薄壁箱梁結(jié)構(gòu)的簡化分析[J];公路交通科技;2007年09期

2 祝明橋;冷輝平;;混凝土薄壁箱梁變形與裂縫試驗(yàn)研究與分析[J];湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年04期

3 張崗;賀拴海;宋一凡;;混凝土薄壁箱梁高溫沖擊模式及時(shí)變效應(yīng)研究[J];西南科技大學(xué)學(xué)報(bào);2008年02期

4 唐家祥,周世軍;薄壁箱梁結(jié)構(gòu)性能的矩陣分析[J];土木工程學(xué)報(bào);1987年02期

5 張?jiān)?一種考慮不規(guī)則支承的薄壁箱梁單元[J];鐵道學(xué)報(bào);1995年02期

6 何敏,劉孝武;彎曲薄壁箱梁橋高階有限條法分析[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2000年01期

7 劉世忠,歐陽永金,吳亞平,夏e

本文編號：329983