PC连续刚构箱梁剪力滞效应研究

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由于大跨连续刚构桥线形优美、刚度大、跨越能力强等特点,在国内应用极为广泛,而大跨连续刚构桥主要采用截面尺寸较大的箱形截面,具有较为明显的空间受力特点,在连续刚构悬臂浇注阶段和成桥阶段均会存在剪力滞效应,如果考虑不到位将会引起箱梁顶底板开裂,影响结构的使用寿命,目前对于连续刚构桥剪力滞分析与理论计算的研究并不完善,因此本文以多跨单箱单室PC连续刚构桥为依托桥型,采用理论推导并结合有限元数值计算系统地研究了PC连续刚构箱梁的剪力滞效应。主要研究内容有以下四个方面:1.建立翼缘板弹簧模型,基于能量变分原理,推导出翼缘板的翘曲位移函数形式为双曲函数和三角函数的线形组合,并通过有限元和试验数据进行验证,最终得出翘曲位移函数采用双曲正弦函数具有更高的精度。2.基于平截面假定推导出截面配筋后的刚度增大系数,利用翼缘板剪切变形规律并结合换算截面法推导出考虑配筋的翘曲位移函数修正系数,建立了考虑配筋的剪力滞控制微分方程,通过算例分析得出,本文计算结果与实体有限元计算值吻合度较好,并得出不同配筋方式对于翼缘板受力的影响规律。3.在能量变分法的基础上,提出了基于Midas/civil模型内力值并结合有限差分法计算变截面PC连续刚构剪力滞效应的简化计算方法,并将推导的考虑配筋的翘曲位移函数、翘曲修正系数和刚度增大系数代入连续刚构剪力滞计算公式中,通过依托桥型连续刚构进行对比分析,得出本文方法可以较为准确地计算出各截面的剪力滞系数,具有较好的适用性。4.以一座五跨连续刚构桥的实际工程为例,采用Midas/civil和Midas/Fea进行数值计算,得到了连续刚构桥悬臂浇注阶段和成桥阶段的关键截面应力分布特点和剪力滞系数分布规律。在悬臂浇注阶段前8号梁段施工时预应力孔道的存在将会加剧剪力滞效应;在成桥阶段得到了全桥受力的不利截面,可以为工程设计提供借鉴。
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