波形钢腹板组合梁桥剪力滞效应的分析研究

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波形钢腹板混凝土组合桥梁是一种用具有褶皱效应的波纹钢腹板来置换传统的混凝土腹板,同时采用了大量的体外预应力束的新型桥梁结构。与传统的混凝土箱梁桥相比,它具有很多优点,例如自重小,抗裂性能好,造型美观等,因此在世界各国得到了广泛的推广与使用。本文在广泛收集了解国内外关于波形钢腹板剪力滞效应研究成果的基础上,针对一总长3米,计算跨径2.8米的单箱单室简支模型梁剪力滞效应进行了相关的研究,主要完成工作如下:(1)详细的介绍了波形钢腹板组合箱梁桥的发展状况与构造特点,及这种新型桥梁结构的优缺点。然后介绍了国内外各国学者关于波形钢腹板组合箱梁的研究现状。最后解释了剪力滞效应的基本概念,及分析剪力滞效应的各种方法。(2)运用能量变分法和拟平截面假定推导了波形钢腹板箱梁桥的剪力滞微分控制方程,计算了在不同的荷载组合下,跨中截面的剪力滞系数。然后详细介绍了如何使用有限元法进行波形钢腹板组合箱梁桥的建模。通过有限元软件建立了相应的模型,并进行了计算。最后,将有限元分析的结果与能量变分法所推导的理论公式的结果进行对比,验证所推导的理论公式的正确性。(3)详细分析了各种几何参数例如宽跨比、悬翼比、宽高比、腹板倾角等对剪力滞效应的影响,同时分析了剪力滞系数沿着纵横向的变化规律,以及横隔板的设置对剪力滞系数影响。(4)简要地介绍了国内外规范中关于有效分布宽度的规定,引入了有效宽度比的概念,根据不同宽跨比下的有效宽度比,拟合了有效宽度比与宽跨比的经验公式。通过和其它文献及规范中的计算公式结果对比,验证了拟合公式的正确性。本文通过两种不同的方法对波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应进行了深入的研究,推导了计算波形钢腹板组合箱梁桥跨中截面剪力滞的计算公式,建立了波形钢腹板组合箱梁桥的有限元模型。分析了影响剪力滞效应的各种因素,提出了适用于工程实践的拟合公式与计算图表。通过计算图表与拟合公式,可以很方便的求出波形钢腹板组合箱梁桥的剪力滞系数,从而可以指导此类桥梁的施工与设计。
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