本文關鍵詞：考慮扭轉與畸變效應的波形鋼腹板組合箱梁抗彎承載力研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代橋梁結構的發(fā)展,工程師日趨采用高強度材料和復合鋼筋—鋼筋混凝土復合結構,越來越向輕薄大跨方向發(fā)展,因而新型結構波形鋼腹板箱梁受到廣泛的關注。本文采用理論分析、數(shù)值求解和有限元模型測試相結合的方法,對波形鋼腹板箱梁考慮扭轉和畸變后的彎曲承載力進行了研究,主要研究方法和研究結果如下:(1)研究了波形鋼腹板箱梁最大彎曲承載力的求解過程。根據(jù)波形鋼腹板箱梁的結構特征,抽象出考慮體外預應力后的力學圖式,基于擬平截面假定和已有普通混凝土箱梁的彎曲承載力公式推導方法,根據(jù)力學平衡和應力平衡的方法,推導了波形鋼腹板箱梁的最大彎曲承載力公式;(2)完成了波形鋼腹板箱梁扭轉和畸變的理論分析。通過分析約束扭轉和畸變變形的應力特點,應用廣義積分和廣義坐標的方法,推導了波形鋼腹板簡支箱梁的扭轉角、畸變角和翹曲應力沿跨徑的變化圖,并且分析其與彎曲應力的比例,根據(jù)此分析其對彎曲承載力的影響程度。(3)建立波形鋼腹板箱梁基于Midas平臺的有限元模型�；趯嶓w單元和Midas平臺建立了波形鋼腹板箱梁的有限元模型,通過對比有限元與廣義積分解析法對于約束扭轉和畸變特性的計算結果,最后相互印證出模型正確性和解析法的有效性。(4)推導了考慮公路一級荷載和扭轉畸變因素的波形鋼腹板的最大彎曲承載力公式�；诠芬患壓奢d下,分析了幾何參數(shù)(高跨比)對波形鋼腹板組合箱梁恒載、活載彎曲應力和活載翹曲應力的影響,對比設置中橫隔板與不設置中橫隔板兩種情況下的計算結果發(fā)現(xiàn),設置中橫隔板能夠減小箱梁的畸變效應和約束扭轉效應,因此設置橫隔板是減小翹曲正應力的有效工程措施。最后建立了考慮畸變與扭轉因素橫隔板間距公式和以此給出了彎曲承載力的求解過程。
【關鍵詞】：波形鋼腹板箱梁 實體單元建模 彎曲承載力 約束扭轉 畸變
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 波形鋼腹板組合箱梁結構產(chǎn)生與研究背景10-11
• 1.2 波形鋼腹板組合箱梁的發(fā)展及應用11-16
• 1.2.1 波形鋼腹板組合箱梁的構造特點11-12
• 1.2.2 波形鋼腹板組合箱梁的應用12-16
• 1.3 波形鋼腹板組合箱梁抗彎承載力國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 本文研究問題的提出21-22
• 1.5 本文研究的內(nèi)容和技術路線22-24
• 第二章 波形鋼腹板組合箱梁抗彎承載力研究24-37
• 2.1 波形鋼腹板的軸向變形特性24-27
• 2.2 波形鋼腹板箱梁擬平截面假定的理論27-31
• 2.3 體外預應力鋼筋應力分析31
• 2.4 正截面極限承載力計算31-34
• 2.4.1 基本假定32
• 2.4.2 極限狀態(tài)下波形鋼腹板箱梁各部分的應力應變狀況32-33
• 2.4.3 基本公式及適用條件33-34
• 2.5 考慮扭轉應力和畸變應力后的彎曲承載力34-35
• 2.6 本章小結35-37
• 第三章 波形鋼腹板組合箱梁約束扭轉與畸變效應分析37-58
• 3.1 波形鋼腹板箱梁偏心反對稱荷載的分解37-39
• 3.2 波形鋼腹板箱梁約束扭轉的理論分析39-43
• 3.2.1 基本假定39-41
• 3.2.2 波形鋼腹板箱梁約束扭轉正應力41-42
• 3.2.3 波形鋼腹板箱梁的約束扭轉剪應力42-43
• 3.3 波形鋼腹板箱梁畸變的理論分析43-44
• 3.4 計算模型及基本假定44-53
• 3.4.1 計算模型44-45
• 3.4.2 基本假定45-49
• 3.4.3 哈密頓求解體系的推導49-53
• 3.5 純扭轉荷載作用時約束扭轉分析53-54
• 3.5.1 基本假定53
• 3.5.2 哈密頓對偶體系53-54
• 3.6 算例54-57
• 3.7 本章小結57-58
• 第四章 波形鋼腹板箱梁有限元實體模型與解析理論的比較58-72
• 4.1 有限元模型尺寸58-66
• 4.1.1 等效斷面59
• 4.1.2 有限元模型示意圖59-62
• 4.1.3 有限元模型工況示意圖62-66
• 4.2 偏心荷載工況下彎曲應力對比66-67
• 4.3 偏心荷載工況下扭轉角、畸變角和翹曲應力的對比67-70
• 4.3.1 扭轉角的對比67-68
• 4.3.2 畸變角的對比68-70
• 4.3.3 翹曲應力的對比70
• 4.4 本章小結70-72
• 第五章 考慮扭轉與畸變的波形鋼腹板箱梁幾何參數(shù)優(yōu)化72-92
• 5.1 彎矩承載力公式推導72-74
• 5.1.1 彎矩承載力公式72-73
• 5.1.2 彎矩增大系數(shù)公式73-74
• 5.2 應力增大系數(shù)基于高跨比變化的分析74-84
• 5.2.1 恒載的彎曲應力隨高跨比的變化76-78
• 5.2.2 活載的彎曲應力隨高跨比的變化78-80
• 5.2.3 翹曲應力隨高跨比的變化80-82
• 5.2.4 應力增大系數(shù)82-84
• 5.3 橫隔板對應力增大系數(shù)的影響84-90
• 5.3.1 基于波形鋼腹板下橫隔板設置經(jīng)驗公式84-85
• 5.3.2 基于公路一級荷載下橫隔板設置的經(jīng)驗公式85-90
• 5.4 考慮扭轉畸變因素，彎曲承載力求解過程建立90-91
• 5.5 本章小結91-92
• 第六章 結論與展望92-94
• 6.1 結論92-93
• 6.2 展望93-94
• 參考文獻94-96

【參考文獻】

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本文編號：833659