宽幅主梁混凝土斜拉桥施工阶段剪力滞效应研究

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箱形截面具有承受正负弯矩能力强、抗扭刚度大、稳定性好等良好的受力性能特点,并且具有箱壁薄、腹板间距大、横向翼板宽及截面效率指标高等结构特点,由于箱梁的这些优势,使得箱形截面形式在目前大跨度桥梁中最为常见。在薄壁箱梁结构中剪力滞效应的现象是普遍存在的,并且是不容忽略的,如果忽略将会导致某些部位应力偏大,造成其结构受力不能满足结构安全的要求。在设计计算和施工中充分考虑薄壁箱梁的剪力滞效应具有重要的工程价值和研究意义。本文以在建宽幅主梁混凝土斜拉桥为研究背景,采用理论计算分析、有限元软件模拟计算和实际工程应力测试相结合的方法对该桥主梁剪力滞效应进行了研究。本文的具体研究内容如下:(1)本文基于能量变分法研究了宽幅主梁混凝土斜拉桥的剪力滞效应。推导了适用于有倾角的边底板截面的计算公式、微分方程及求解公式。考虑到边底板的剪力滞效应是由边底板相应高度的腹板和相应宽度的平底板的效应共同组成,本文在原有翘曲位移函数中加入了边底板高度的影响因子,并且与顶底板一样,都忽略了自身对截面惯性矩的影响。(2)依据大型有限元软件ANSYS的数值结果,验证了理论计算在简支梁和悬臂梁中的适用性,并分别分析了不同倾角的边底板单箱三室截面简支梁、悬臂梁在不同荷载(集中和均布荷载)作用下关键截面(四分之一截面、二分之一截面和四分之三截面)的剪力滞效应。(3)本文依托在建宽幅主梁混凝土斜拉桥建设项目为研究背景,通过理论计算、数值模拟及实桥测试三种方法验证了理论计算在斜拉桥中的适用性。同时分析了施工阶段的变化对桥塔处主梁截面和四分之一跨截面的剪力滞效应及顶板与底板应力平均值的大小对边底板剪力滞效应的影响。(4)通过数值模拟研究了横隔板、顶底板及边底板厚度等参数变化对斜拉桥在施工过程中剪力滞效应的影响,并得出相应结论。
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