【摘要】：為了分析曲線箱梁約束扭轉(zhuǎn)的力學(xué)特性,從曲線箱梁約束扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力與彈性變形的關(guān)系出發(fā),推導(dǎo)了曲線箱梁約束扭轉(zhuǎn)微分方程,應(yīng)用初參數(shù)法,給出了內(nèi)力、應(yīng)力與變形的解析解。對(duì)跨徑和橫截面均相同的直線和曲線簡(jiǎn)支箱梁,在跨中作用相同的集中扭轉(zhuǎn)力矩荷載,從理論上比較了直線與曲線簡(jiǎn)支箱梁約束扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能的差異。從分析橫截面上的各項(xiàng)剪應(yīng)力合成扭矩出發(fā),本文推導(dǎo)了箱梁橫截面極慣性矩的合理計(jì)算方法,分別針對(duì)簡(jiǎn)支箱梁與懸臂箱梁算例并結(jié)合有限元軟件ANSYS的計(jì)算結(jié)果討論了不同極慣性矩計(jì)算方法對(duì)箱梁約束扭轉(zhuǎn)分析結(jié)果的影響;從重力矩平衡的角度出發(fā),推導(dǎo)了本文提出的曲線箱梁重力作用軸線平面位置的計(jì)算公式,提出了曲線箱梁重力作用方式的等效計(jì)算方法,對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)給出了本文觀點(diǎn),為考慮重力作用的曲線箱梁彎扭性能研究提供了參考。針對(duì)一混凝土曲線簡(jiǎn)支箱梁模型,分析了在重力作用下曲線箱梁約束扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力及變形的分布規(guī)律;保持曲線箱梁的跨徑不變,分別分析了曲率變化、不同極慣性矩計(jì)算方法以及荷載偏心對(duì)曲線箱梁約束扭轉(zhuǎn)受力性能的影響。研究結(jié)果表明:對(duì)跨徑和橫截面均相同的直線和曲線簡(jiǎn)支箱梁,在相同的跨中集中扭轉(zhuǎn)力矩荷載作用下發(fā)生約束扭轉(zhuǎn)時(shí),曲線箱梁上的內(nèi)力和變形均大于相同跨徑的直線箱梁;按照考慮懸臂板計(jì)算極慣性矩后,求得的翹曲應(yīng)力要比不考慮懸臂板時(shí)更接近于ANSYS殼單元的結(jié)果。對(duì)于跨中作用集中扭轉(zhuǎn)力矩荷載的簡(jiǎn)支箱梁,無(wú)論按考慮或不考慮懸臂板計(jì)算極慣性矩,對(duì)箱梁的扭轉(zhuǎn)角和廣義翹曲位移的影響很小,但對(duì)內(nèi)力的影響較大,不考慮懸臂板時(shí)將大大低估箱梁的雙力矩;對(duì)于懸臂箱梁,計(jì)算極慣性矩時(shí),無(wú)論是否考慮懸臂板對(duì)截面扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算影響較小,但對(duì)雙力矩的影響明顯。雙力矩在固定端附近有明顯的局部衰減現(xiàn)象,懸臂板寬度的增加能一定程度提高懸臂箱梁的抗扭性能,減小自由端的扭轉(zhuǎn),但會(huì)使沿梁軸的應(yīng)力發(fā)生重分布,使得固定端及其附近截面的雙力矩和翹曲正應(yīng)力增大;曲線箱梁由于受到結(jié)構(gòu)曲率的影響,重力作用軸線的平面位置與結(jié)構(gòu)剪心軸線并不重合,在重力作用下,曲線箱梁約束扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面內(nèi)外側(cè)的應(yīng)力分布并不對(duì)稱(chēng);當(dāng)跨徑不變時(shí),曲線箱梁在重力作用下發(fā)生約束扭轉(zhuǎn)時(shí),梁內(nèi)的彎矩、扭矩和翹曲雙力矩均隨曲率半徑的增大而減小并且逐步接近直線箱梁在重力作用下約束扭轉(zhuǎn)的計(jì)算結(jié)果;結(jié)構(gòu)重力是曲線箱梁約束扭轉(zhuǎn)內(nèi)力及變形控制的關(guān)鍵因素,單一集中力作用位置的內(nèi)側(cè)偏心在一定程度上有利于減小箱梁約束扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力及變形。
【圖文】：

梁橋的發(fā)展現(xiàn)狀梁橋的工程應(yīng)用經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷壯大，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)事業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃的公路還是鐵路建設(shè)中，橋梁所占的比重越來(lái)越大。特別是在市立交以及高架路網(wǎng)的建設(shè)中，曲線箱梁橋?qū)τ趯?shí)現(xiàn)交通的作用。曲線箱梁橋能夠很好的克服地貌、地形、地物的影響性，連貫性的要求，尤其是在山區(qū)公路和位于特殊線路要求.1，要求橋梁的設(shè)計(jì)要符合整體路線的線形和高程要求，此足線路設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，還可以大大降低路線的展線長(zhǎng)度，

圖 1.2 杭州灣跨海大橋并即將通車(chē)的泉州灣跨海大橋，同樣大量采用了曲線形的大橋況，風(fēng)況復(fù)雜，常年受熱帶氣旋影響，行車(chē)的安全性是大橋設(shè)曲線箱梁橋的設(shè)計(jì)不僅使大橋具有了優(yōu)越的抗風(fēng)性能，提高滿(mǎn)足了大橋美觀、實(shí)用的需要。了兩座我國(guó)具有代表性的橋梁工程，，不僅從一個(gè)側(cè)面反映出我展，而且體現(xiàn)了我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)與建造者的精湛技藝。近些年來(lái)交通建設(shè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展與進(jìn)步，城市路網(wǎng)和軌道交通的建現(xiàn)狀，方便了人民的出行，從另一個(gè)角度看，也是一個(gè)國(guó)家繁造的橋梁越來(lái)越多，結(jié)構(gòu)形式越來(lái)越復(fù)雜，使用功能越來(lái)越所占的比重必然越來(lái)越大，因而，對(duì)于曲線箱梁橋的深入研究梁設(shè)計(jì)者和科研人員提出了更高的要求。梁橋的結(jié)構(gòu)形式置而言，曲線箱梁橋或者位于圓弧曲線上，或者位于線路的緩
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U441

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本文編號(hào)：2597767