行车荷载作用下曲线箱梁模型剪力滞效应的分析

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曲线箱梁桥在交通工程方面有着极其广泛的应用,它有着便捷、美观、经济和便于敷设公共管线等优点。但是在曲线箱梁桥的受力过程中,存在着剪力滞效应,并且忽略剪力滞效应所设计建造的桥梁存在着严重的安全隐患。目前,在静载作用下曲线箱梁的剪力滞效应已经得到了很多教授的研究。然而在动载的作用下,特别是最常作用在箱梁桥上的行车荷载的作用下,曲线箱梁的剪力滞效应还是少有研究成果。本文使用有限元分析软件ANSYS,分析了简支曲线箱梁在行车荷载作用下的剪力滞效应,得出了一些规律性的结论。本文总结了曲线箱梁中如曲率半径、宽跨比和曲率中心角等结构参数对剪力滞效应的影响,据此选出一套各个结构参数都比较适当的曲线箱梁设计图纸,并以此为基础用SOLID65号单元建立出三维实体有限元模型。接着,针对目前汽车市场的实际情况设计了十八组行车荷载,分别考虑了10m/s、15m/s、20m/s三种车速和微型车、中型车、大型车三种车型,加载在有限元模型的内、外两种车道上进行计算。最终本文所得出了以下结论:箱梁在跨中截面的剪力滞系数是最大的,并且依次向箱梁两端递减,可以看出跨中截面是简支曲线箱梁剪力滞效应的最不利截面;行车荷载作用处剪力滞效应较其它位置的严重;不论是行驶在外道还是内道,处于两腹板之间的顶板的剪力滞效应较之于腹板处的要小,整体而言呈现M型,而且底板处于中间部分的剪力滞系数变化不大,底板两端部分的则明显大于中间部分的;当车辆的行驶速度在10m/s到20m/s之间时,随着速度的增加,箱梁顶板剪力滞系数在减小,底板的剪力滞系数先增大后减小。
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