本文關(guān)鍵詞：單箱雙室箱梁極限扭轉(zhuǎn)承載力的空間桁架理論分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)階段,橋梁在各種工程上的應(yīng)用越來越廣泛,從橋梁的橫截面形式來說,箱形截面的橋梁由于其具有較好的抗扭承載力和抗彎承載力,并且梁體整體性也比較強(qiáng),能夠適應(yīng)多種情況下橋梁的施工,所以箱形梁橋也越來越多的應(yīng)用到了橋梁建設(shè)中。本文在國家自然科學(xué)基金:單箱多室箱梁的空間力學(xué)行為及一維梁段分析方法研究(51168030)下進(jìn)行理論研究的,并結(jié)合模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬,重點(diǎn)研究了單箱雙室箱梁在理論分析中的幾個(gè)問題,主要研究內(nèi)容有:(1)針對單箱雙室箱梁在外力扭矩作用下,通過對各箱室頂?shù)装逡约案鱾�(gè)腹板處扭轉(zhuǎn)剪力流采用閉合法進(jìn)行分析,得到結(jié)論為:多室箱梁在受到外力扭矩作用時(shí),各個(gè)板剪力流大小是不同的。針對雙室箱梁來說,中腹板剪力流大小是頂?shù)装寮袅α鞔笮〉?%左右,在單箱雙室箱梁抵抗外力扭矩的過程中,中腹板發(fā)揮的作用較邊腹板來說相對較小。因此,可以認(rèn)為雙室箱梁在抵抗外力扭矩時(shí),主要還是以箱梁的整體截面進(jìn)行抗扭。(2)雙室箱梁相較與單室箱梁而言,由于中腹板的存在,其橫截面的混凝土塑性抵抗矩發(fā)生了變化,通過對單箱雙室箱梁扭轉(zhuǎn)中心的近似,導(dǎo)出雙室箱梁截面混凝土塑性抵抗矩。(3)依據(jù)桁架理論,在箱梁受扭混凝土開裂后,梁體混凝土和鋼筋共同組成桁架體系來抵抗外力扭矩。針對雙室箱梁在抗扭過程中中腹板相對于箱梁的頂、底板和邊腹板來說貢獻(xiàn)較小,故在雙室箱梁混凝土開裂后,其受扭行為近似于單室箱梁。由于中腹板不參與桁架體系,所以雙室箱梁抗扭承載力計(jì)算公式中的鋼筋項(xiàng)系數(shù)沿用公路規(guī)范中給出的1.2。雙室箱梁由于橫截面混凝土塑性抵抗矩的變化,所以對混凝土項(xiàng)的系數(shù)還需要進(jìn)一步修正。對于鋼筋混凝土箱梁受扭的配筋設(shè)計(jì),現(xiàn)階段比較認(rèn)可的方法就是迭代逼近的方法。本文應(yīng)用軟化桁架理論,對配筋過程中的相關(guān)公式進(jìn)行了推導(dǎo)、收集和整理。通過試算迭代的設(shè)計(jì)流程,用MATLAB編制計(jì)算程序,通過算例,得出單箱雙室箱梁抗扭承載力計(jì)算公式中的混凝土項(xiàng)的系數(shù)。同時(shí),上述的雙室箱梁抗扭承載力計(jì)算公式的推導(dǎo)都是對于公路橋梁來說的,針對鐵路單箱雙室箱梁橋的抗扭承載力計(jì)算公式,也可以通過鋼筋強(qiáng)度和混凝土的強(qiáng)度的換算來得到。(4)本文針對單箱雙室箱梁,依據(jù)截面等效荷載,分解提出了單箱雙室箱梁在對稱集中荷載下出現(xiàn)的縱向彎曲和局部扭轉(zhuǎn)組合變形模式。利用基于截面剪力流平衡的箱室受力解算,獲得了局部扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的等效荷載及其應(yīng)力計(jì)算公式。再通過單箱雙室箱梁的數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)的結(jié)果的對比,驗(yàn)證了本文提出的局部扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計(jì)算公式的正確性,并分析了單箱雙室簡支箱梁的局部扭轉(zhuǎn)規(guī)律。(5)對于現(xiàn)行的鐵路32m標(biāo)準(zhǔn)單箱雙室簡支梁橋,當(dāng)雙線列車活載作用于箱梁兩個(gè)邊腹板時(shí),頂板在靠近邊腹板和懸臂板部位的應(yīng)力與初等梁計(jì)算應(yīng)力符號一致、而遠(yuǎn)離荷載的中腹板應(yīng)力與初等梁計(jì)算應(yīng)力符號相反。沿梁長方向,跨中截面的局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分布和l/4截面不同。頂?shù)装寰鶠榭拷懈拱宀课粸閴簯?yīng)力、邊腹板和懸臂板部位是拉應(yīng)力。(6)對于現(xiàn)行鐵路32m標(biāo)準(zhǔn)單箱雙室簡支梁橋,當(dāng)箱梁跨中截面作用雙線活載時(shí),箱梁的局部扭轉(zhuǎn)縱向應(yīng)力隨高跨比的增加而變大。l/4截面的翹曲比例系數(shù)相較與跨中截面來說,整體偏小,并小于相應(yīng)控制點(diǎn)的跨中截面的翹曲比例系數(shù)。不管是跨中截面還是l/4截面,箱梁頂板翼緣端部的局部扭轉(zhuǎn)縱向應(yīng)力受高跨比的影響都較大�？缰薪孛娴穆N曲比例系數(shù)不超過20%,l/4截面的翹曲比例系數(shù)不超過5%。說明現(xiàn)行橋梁的高跨比在對箱梁在雙線荷載下產(chǎn)生的局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力控制的是很好的,現(xiàn)行橋梁的高跨比是合理的。
【關(guān)鍵詞】：雙室箱梁 局部扭轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)極限承載力 空間桁架理論 模型試驗(yàn)
【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10-14
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 箱形截面梁扭轉(zhuǎn)效應(yīng)研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀11-12
• 1.3 箱梁扭轉(zhuǎn)效應(yīng)研究的目的及本文需解決的問題12-14
• 1.3.1 箱梁扭轉(zhuǎn)效應(yīng)研究的目的12-13
• 1.3.2 本文需解決的問題13-14
• 2 扭矩作用下單箱雙室箱梁的整體扭轉(zhuǎn)效應(yīng)14-35
• 2.1 單箱雙室箱梁扭轉(zhuǎn)承載力的相關(guān)公式推導(dǎo)14-19
• 2.1.1 單箱雙室箱梁在扭矩作用下各室剪力流分析14-15
• 2.1.2 單箱雙室箱梁扭轉(zhuǎn)中心位置確定15-17
• 2.1.3 單箱雙室箱梁混凝土受扭塑性抵抗矩公式的推導(dǎo)17-19
• 2.2 單箱雙室箱梁抗扭強(qiáng)度計(jì)算19-22
• 2.2.1 單箱雙室箱梁截面抗扭常數(shù)19-20
• 2.2.2 單箱雙室箱梁抗扭鋼筋計(jì)算及扭矩限值20-22
• 2.3 單箱雙室箱梁在扭矩作用下基于桁架理論的設(shè)計(jì)流程22-33
• 2.3.1 單箱雙室箱梁空間桁架模型22-24
• 2.3.2 單箱雙室箱梁邊腹板剪力單元受力平衡24-25
• 2.3.3 單箱雙室箱梁受扭應(yīng)變莫爾圓25-27
• 2.3.4 鋼筋與混凝土的本構(gòu)關(guān)系27-28
• 2.3.5 單箱雙室箱梁抗扭設(shè)計(jì)流程及MATLAB程序28-32
• 2.3.6 鐵路單箱雙室箱梁抗扭公式的換算32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 3 集中荷載作用下單箱雙室箱梁的局部扭轉(zhuǎn)效應(yīng)35-59
• 3.1 對稱荷載作用的雙室箱梁變形模式35-36
• 3.2 單箱雙室箱梁局部扭轉(zhuǎn)的受力分析36-45
• 3.2.1 單箱雙室箱梁截面剪力流分布36-40
• 3.2.2 針對單箱雙室箱梁剪力流的分離等效40-41
• 3.2.3 單箱雙室箱梁局部扭轉(zhuǎn)荷載計(jì)算41-43
• 3.2.4 單箱雙室截面局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分析43-45
• 3.3 單箱雙室簡支箱梁的局部扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)研究45-57
• 3.3.1 試驗(yàn)研究工況45-46
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱?/span>46-47
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图虞d47-48
• 3.3.4 有限元模型48-49
• 3.3.5 模型試驗(yàn)結(jié)果及對比分析49-57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 4 單箱雙室箱梁扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的算例分析研究59-70
• 4.1 單箱雙室箱梁算例模型59-60
• 4.2 雙線行車時(shí)單箱雙室箱梁的局部扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計(jì)算60-67
• 4.2.1 荷載效應(yīng)計(jì)算61-65
• 4.2.2 有限元模型建立65
• 4.2.3 有限元模型荷載施加65-66
• 4.2.4 250km/h客運(yùn)專線局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分析對比66-67
• 4.3 設(shè)計(jì)參數(shù)對鐵路雙線箱梁橋的局部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的影響67-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 附錄A MATLAB設(shè)計(jì)程序75-79
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果79

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本文編號：267915