自锚式悬索桥轻型组合桥面钢箱梁剪力滞分析

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自锚式悬索桥因凭借其无需锚锭结构,主缆可直接锚固于梁端,以及结构选型较为灵活等优势在现代城市桥梁建设中极具竞争力。而轻型组合桥面为正交异性钢桥面板-STC混凝土层,是一种在正交异性钢桥面板上浇筑STC混凝土铺装层,通过剪力钉和钢筋网连接为整体实现共同受力的组合桥面体系。其特点在于能够较好的解决钢桥面板疲劳开裂的风险以及桥面铺装易受损坏的难题。但在实际工程中主梁在吊索力作用下剪力滞效应十分明显,如果不考虑桥面板纵向正应力沿横桥向分布的不均匀性,则与实际受力不相符,可能会导致钢桥面板因局部受力过大而发生破坏。因此本文依托昭华湘江大桥为工程背景,针对轻型组合桥面钢箱梁,通过理论推导和有限元软件分析,较为全面的对自锚式悬索桥轻型组合桥面钢箱梁剪力滞效应展开研究分析。主要工作内容有以下几个方面:1、基于能量变分原理,分别假设不同的位移函数来模拟不同翼板的纵向位移,并根据最小势能原理,推导出轻型组合桥面钢箱梁截面正应力的控制微分方程及闭合解。2、依托昭华湘江大桥为工程背景,利用Midas Civil和ANSYS有限元软件分别建立全桥有限元模型和局部有限元模型,并研究局部有限元模型截取长度对正应力精度的影响,为类似悬索桥桥面板为轻型组合桥面的主梁研究提供参考价值。3、通过局部有限元模型,对轻型组合桥面钢箱梁关键截面在施工阶段中不同吊索张拉阶段的剪力滞效应开展研究,研究整个吊索张拉阶段各关键截面弯矩轴力比值的变化,以及各关键截面顶底板在各张拉阶段的剪力滞分布规律,得出各关键截面剪力滞效应最严重的张拉阶段。4、通过局部有限元模型,对轻型组合桥面钢箱梁关键截面在成桥阶段恒载作用下的剪力滞效应开展研究,研究了在有吊索锚固处截面及无吊索锚固处截面剪力滞效应的分布规律及差异。5、通过局部有限元模型,研究了整体升(降)温对轻型组合桥面钢箱梁各关键截面剪力滞效应的影响;对比在STC混凝土层和传统普通沥青层铺装下各关键截面正应力的有限元计算结果,研究了STC混凝土层对各关键截面正应力的影响程度;研究了桥面横坡设置对钢箱梁各关键截面剪力滞效应的影响。
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