[博士]斜拉橋扁平鋼箱主梁剪力滯效應(yīng)研究

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　　[博士]斜拉橋扁平鋼箱主梁剪力滯效應(yīng)研究　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長(zhǎng)安大學(xué)　　學(xué)位年度：2009　　流線型扁平鋼箱梁的重量輕，抗彎、抗扭、抗風(fēng)性能良好，已成為近代大跨徑和特大跨徑斜拉橋最常采用的主梁截面形式。這種新型主梁結(jié)構(gòu)的高寬比更小，剪力滯效應(yīng)也更加顯著，本文結(jié)合前人剪力滯效應(yīng)的研究成果，對(duì)斜拉橋單箱三室扁平鋼箱梁的剪力滯效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究?！　? (1)介紹了Reissner能量變分法和多桿比擬法計(jì)算單箱三室矩形截面主梁剪力滯效應(yīng)的方法，并提出在多桿比擬法中考慮橫隔板和荷載橫向位置影響的分析方法；將扁平鋼箱梁截面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，利用疊加原理或肢解法得到了承受彎壓荷載的超靜定斜拉橋主梁剪力滯效應(yīng)的分析方法。通過(guò)與有限元法分析結(jié)果的對(duì)比證明，文中方法可以近似計(jì)算考慮剪力滯效應(yīng)時(shí)扁平鋼箱梁斜拉橋主梁的應(yīng)力?！　? (2)利用有限元法建立不同設(shè)計(jì)參數(shù)的扁平鋼箱梁板殼模型，對(duì)各種尺寸參數(shù)、橋面橫坡以及荷載橫向作用位置的影響進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，寬跨比對(duì)主梁剪力滯系數(shù)的影響最為顯著，其次是中縱隔板的厚度和間距，其它幾何參數(shù)影響可忽略不計(jì)；橫坡的影響體現(xiàn)在對(duì)截面正應(yīng)力的影響，對(duì)主梁剪力滯效應(yīng)幾乎沒(méi)有影響；而荷載不同橫向作用位置的影響僅局限于作用位置附近區(qū)域。根據(jù)上述規(guī)律，利用最小二乘法，通過(guò)回歸分析得到了扁平鋼箱梁剪力滯系數(shù)的實(shí)用計(jì)算公式，是本文的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。文中實(shí)用計(jì)算公式與有限元分析結(jié)果誤差較小，可供工程計(jì)算參考?！　? (3)利用桿單元和殼單元的混合有限元法，以杭州灣跨海大橋北通航孔斜拉橋和濟(jì)南黃河大橋主橋斜拉橋?yàn)閷?shí)例，對(duì)不同施工階段的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，得到了不同施工方法和施工階段主梁剪力滯效應(yīng)沿縱向的分布規(guī)律，并提出將主梁劃分為主塔和主墩永久支座附近區(qū)域I、初等梁理論最大正應(yīng)力附近標(biāo)準(zhǔn)梁段區(qū)域II(包括斜拉索錨固面附近區(qū)域A和非拉索錨固面附近區(qū)域B)、其他應(yīng)力集中作用區(qū)域III，建議在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，針對(duì)這3類區(qū)域分別建立混合有限元模型進(jìn)行分析?！　? (4)為了解極限狀態(tài)下扁平鋼箱梁剪力滯效應(yīng)的影響，利用有限元法進(jìn)行了不同荷載作用條件下的彈塑性分析。結(jié)果表明：箱梁同一橫截面的頂(或底)板橫向各部分進(jìn)入塑性階段的順序?yàn)椋褐锌v隔板處、邊縱腹板處、箱梁中心線處；壓彎荷載作用下的箱梁項(xiàng)、底板屈服的先后，取決于結(jié)構(gòu)的受力條件；在有限塑性變形條件下，外荷載的卸載將使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)殘余應(yīng)力，使發(fā)生塑性變形的板塊中會(huì)出現(xiàn)類似負(fù)剪力滯效應(yīng)的情況，而保持彈性工作狀態(tài)的板塊則仍為正剪力滯效應(yīng)。

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