【摘要】：在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,由于箱形梁腹板的剪力流向翼緣板傳遞滯后,從而使翼緣板存在著剪力滯效應(yīng)。剪力滯效應(yīng)引起的應(yīng)力不均勻性會(huì)對(duì)箱梁的設(shè)計(jì)工作帶來不利影響,若沒有考慮剪力滯的效應(yīng),就可能出現(xiàn)一些不可挽回的后果。特別是對(duì)于斜拉橋這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系,在施工過程中隨著施工階段的推進(jìn),結(jié)構(gòu)體系不斷發(fā)生變化,在結(jié)構(gòu)合攏和斜拉索全部張拉完成后,斜拉橋成橋狀態(tài)的幾何線形和內(nèi)力狀況均發(fā)生了變化。在成橋階段,斜拉橋在活載作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力是一個(gè)復(fù)雜的空間問題,在不均勻加載的情況下,存在扭轉(zhuǎn)、畸變等效應(yīng),使得受力分析更加復(fù)雜,用一般的箱梁計(jì)算理論進(jìn)行分析存在一定的困難。目前工程中采用有效寬度代替翼緣實(shí)際寬度的方法考慮剪力滯對(duì)箱梁的影響,我國(guó)橋梁規(guī)范規(guī)定了對(duì)簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁和懸臂梁等特定結(jié)構(gòu)有效寬度的計(jì)算方法條款,但沒有明確對(duì)斜拉橋設(shè)計(jì)的規(guī)定。國(guó)外規(guī)范雖然對(duì)翼緣有效分布寬度有詳細(xì)的規(guī)定,但也沒有適用于斜拉橋主梁的條文,說明對(duì)于這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的剪力滯有待進(jìn)一步的研究。本文以富民橋?yàn)楣こ瘫尘?對(duì)單索面PC斜拉橋主梁剪力滯效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,在數(shù)值分析和模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行對(duì)比。通過能量變分法和比擬桿法對(duì)箱梁剪力滯效應(yīng)進(jìn)行了分析,提出在壓彎荷載作用下,單索面斜拉橋主梁截面受力復(fù)雜、主梁截面剪力滯系數(shù)與彎矩和軸力的比值有關(guān)。依據(jù)相似理論,對(duì)單索面PC斜拉橋主梁剪力滯效應(yīng)進(jìn)行全橋施工階段受力情況全過程模擬及成橋后模型試驗(yàn)研究。在模型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,用大型有限元軟件對(duì)富民橋進(jìn)行全橋三維有限元分析,研究施工過程中結(jié)構(gòu)自重、斜拉索索力、施加掛藍(lán)等荷載作用下的主梁截面應(yīng)力特性及剪力滯效應(yīng)。對(duì)比模型試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)值計(jì)算結(jié)果,提出在單索面斜拉橋成橋階段分析中,采用規(guī)范規(guī)定的有效翼緣寬度的取值來考慮主梁剪力滯效應(yīng)的平面桿系分析方法是合理的,數(shù)值分析結(jié)果是可靠的；確定了施工階段張拉索力時(shí),拉索張拉區(qū)域剪力滯效應(yīng)明顯、遠(yuǎn)離拉索作用點(diǎn)過渡為普通彎曲箱梁腹板與翼緣交界處剪力滯突出的特點(diǎn),施加掛籃荷載時(shí),主梁截面產(chǎn)生負(fù)剪力滯效應(yīng)。通過數(shù)值分析,確認(rèn)了單索面斜拉橋施工階段平面分析中,采用現(xiàn)行橋規(guī)有效翼緣寬度取值來考慮主梁剪力滯效應(yīng)的方法存在一定問題,提出了應(yīng)對(duì)不同位置的梁段采用不同的剪力滯系數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U441;U448.27
【圖文】：

圖１．１雙主肋截面（單位：ｍ）逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋旦ｉｌａｔｅｒａｌ邋ｒｉｂ邋ｓｅｃｔｉｏｎ邋（Ｕｎｉｔ：邋ｍ）逡逑

切變形來實(shí)現(xiàn)的。剪力流在腹板與上、下緣的交界處達(dá)到最大，向翼緣板傳遞的過程中，逡逑由于上、下緣的剪切變形，所Ｗ向板內(nèi)傳遞的剪力流會(huì)逐漸減小。因此剪切變形在上、逡逑下緣的分布是不均勻的，從而使彎曲的法向正應(yīng)力在橫向分布呈曲線，如圖１．４。這種由逡逑于腹板的剪力流向翼緣板傳遞滯后而引起翼緣板的法向正應(yīng)力不均勻分布的現(xiàn)象，稱為逡逑剪力滯后效應(yīng)。對(duì)腹板與翼板交界處的縱向正應(yīng)力大于按照初等梁理論計(jì)算的正應(yīng)力逡逑時(shí)，為正剪力滯效應(yīng)，如圖１．４ａ，否則為負(fù)剪力滯效應(yīng)，如圖１．４滬３１。逡逑ｆ＼邋＾邋Ｗ邐ＩＩ逡逑，邐、邐．邐、邐彷等《理論逡逑ｋ．邋１１，１，１，，邋Ｉ，邋Ｉ邋ｋ邋＾邐１１邐１１１１１邐＾逡逑Ｌｌｌｌｌｌｌｌ邋川山逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑W１．４箱形梁截面的正應(yīng)力分布逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｅｓｓ邋ｄｉｓｔｒｉｂ山ｉｏｎ邋ｏｆ邋化ｅ邋ｂｏｘ邋ｂｅａｍ邋ｓｅｃｔｉｏｎ逡逑為了方便了解箱形梁剪力滯的影響程度，工程上引入Ｔ剪力滯系數(shù)逡逑考慮剪切變形所求得的法向應(yīng)力逡逑＝按初等梁理論所求得的法向應(yīng)力邐（１．１）逡逑NB是反應(yīng)剪力滯效應(yīng)大小的指標(biāo)，用；Ｕ表示翼板與腹板交界處的剪力滯系數(shù)，用逡逑義Ｃ表示翼板中點(diǎn)處的剪力滯系數(shù)。當(dāng)NB邋ｅ＞ｌ邋（或NB。＜１）時(shí)，稱之為正剪力滯效應(yīng)，反逡逑之稱之為負(fù)剪力滯效應(yīng)。逡逑對(duì)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)

１．４．５日本設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于有效翼緣寬度的規(guī)定逡逑Ｔ形梁受壓時(shí)有效翼緣寬度，做如下規(guī)定：逡逑（１）受彎構(gòu)件驗(yàn)算時(shí)，受壓側(cè)翼緣的有效寬度扣按（ａ）或化）求算，如圖１．９逡逑所示。逡逑邐＾＾邐逡逑／／８邋｜ｆｃ邋ｂｙ＞邋ｂ＼邋／／８邐／／８邋｜ｆｃ邋占邋１逡逑（ａ）兩側(cè)有板時(shí)邐（ｂ）單側(cè)有板時(shí)逡逑圖１．９邋Ｔ形梁受巧翼緣的有效寬寬度逡逑Ｆｉｇ．邋１．９邋Ｔｈｅ邋ｅｆｆｅｃｔ邋ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ邋ｆｌａｎｇｅ邋Ｗ地ｈ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋Ｔ邋ｂｅａｍ逡逑（ａ）

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本文編號(hào)：2772934