【摘要】：波形鋼腹板組合箱梁橋是利用波形鋼腹板代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土腹板的新式橋型,該橋型憑借其美觀的外形,合理的受力方式,高效的施工方法,良好的經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn),近年來在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展。本文針對變截面波形鋼腹板組合箱梁的彎曲和剪切變形計(jì)算問題進(jìn)行了研究。論文首先研究了基于Timoshenko梁理論和基于實(shí)體-殼單元有限元理論的兩種變形計(jì)算方法,推導(dǎo)了基于辛普森積分公式的變截面波形鋼腹板組合箱梁分別在集中荷載和自重荷載作用下的彎曲和剪切變形計(jì)算公式。利用基于辛普森積分公式變形計(jì)算方法計(jì)算了奉化江大橋最大懸臂單箱單室波形鋼腹板組合箱梁在自重荷載和集中荷載作用下的彎曲和剪切變形,定量分析了混凝土頂?shù)装鍖羟凶冃蔚挠绊�。為了對比分�?論文建立了奉化江大橋最大懸臂狀態(tài)波形鋼腹板梁的梁單元模型和實(shí)體-殼單元模型,并將三種變形計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比研究。與實(shí)體-殼單元模型計(jì)算的彎曲和剪切變形相比,在集中荷載作用下基于辛普森積分公式方法計(jì)算的彎曲和剪切變形誤差分別為1.3%和13.4%,梁單元模型計(jì)算的結(jié)果誤差為4.6%和34.1%;在自重荷載作用下基于辛普森積分公式方法計(jì)算的彎曲和剪切變形誤差分別為2.8%和15.8%,梁單元模型計(jì)算的結(jié)果誤差為5.5%和29.7%。最后,論文基于辛普森積分公式的變形計(jì)算方法計(jì)算了南淝河單箱三室波形鋼腹板組合箱梁最大懸臂階段在第15號塊段荷載作用下的彎曲和剪切變形。建立了南淝河大橋最大懸臂階段的梁單元模型和實(shí)體-殼單元模型并計(jì)算彎曲和剪切變形,為考慮預(yù)應(yīng)力鋼束對計(jì)算結(jié)果的影響,利用梁單元模型計(jì)算出了預(yù)應(yīng)力鋼束對變形的影響值,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測的南淝河大橋四個(gè)懸臂梁15號塊段澆筑前后的變形值進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明,基于辛普森積分公式方法計(jì)算的最大誤差為14.21%,基于實(shí)體-殼單元模型計(jì)算的最大變形誤差為11.12%,基于梁單元模型計(jì)算的最大變形誤差為25.16%。論文結(jié)果表明,利用所提方法進(jìn)行變截面波形鋼腹板組合箱梁彎曲和剪切變形計(jì)算結(jié)果與實(shí)體-殼單元模型計(jì)算的變形結(jié)果以及實(shí)測結(jié)果吻合良好,計(jì)算效率較高,適合波形鋼腹板組合箱梁在施工過程中的變形分析計(jì)算。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U441
【圖文】：

將截面頂?shù)装迮c腹板分離，達(dá)到改善橋梁力學(xué)性能及減輕上部結(jié)構(gòu)腹板重量的目的。圖1.1 即為鋼腹板組合箱梁構(gòu)造示意圖。圖 1.1 鋼腹板組合箱梁構(gòu)造示意圖Fig 1.1 Schematic diagram of a composite box girder with steel web雖然該種鋼腹板組合箱梁的截面形式可以有效減輕自重和防止腹板開裂，但仍存在下述問題：1）腹板和頂?shù)装骞探Y(jié)，且腹板縱向剛度較大，施加在頂、底板的縱向預(yù)應(yīng)力被腹板吸收 20%-25%，一定程度上降低了預(yù)應(yīng)力效率[6]；2）平鋼板軸向剛度較大，限制了混凝土頂、底板的收縮、徐變，從而導(dǎo)致混凝土和腹板之間產(chǎn)生應(yīng)力重分配的現(xiàn)象[7]；

圖 1. 2 波形鋼腹板剖面圖Fig 1.2 Profiling of the corrugated steel web為克服平鋼板腹板的缺陷，可以利用波形鋼板替代平鋼板的設(shè)想。波形鋼腹板箱梁橋是由混凝土頂?shù)装迮c縱橋向波折的鋼腹板通過連接件連接的組合結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。波形鋼腹板組合箱梁橋充分發(fā)揮了鋼板自重輕、抗剪能力強(qiáng)，混凝土抗壓強(qiáng)度高等特點(diǎn)，有效的將鋼、混凝土兩種材料結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)，提高了材料利用率[8-11]。與傳統(tǒng)混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁結(jié)構(gòu)相比，波形鋼腹板組合箱梁是一種更加合理、經(jīng)濟(jì)、高效的結(jié)構(gòu)形式。1.2 波形鋼腹板組合箱梁結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土腹板箱梁相比較，波紋鋼腹板組合箱梁橋具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）鋼制腹板代替混凝土腹板，可減少結(jié)構(gòu) 25%-30%自重[12]，自重的減輕使得下部結(jié)構(gòu)的工程量相應(yīng)減小，提高了其抗震性能，減小了地震的激勵(lì)作用，且與傳統(tǒng)混凝土箱梁橋相比，可降低 10%-20%的工程造價(jià)；（2）波形鋼腹板類似“手風(fēng)琴”結(jié)構(gòu)形式，在軸向力作用下會產(chǎn)生較大的縱

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2720834