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变截面波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应研究结题摘要

2022/07/1569 作者:佚名
导读:波形钢腹板组合箱梁是一种力学性能优越、节能低碳、可持续性好的新型组合桥梁结构。剪力滞效应是制约该类结构更大跨度和宽度发展的重要力学问题之一。本项目有机结合理论分析、数值模拟和试验研究,对波形钢腹板组合箱梁和双管弦杆波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应进行了深入研究。研究对象主要为纵向变截面结构,兼顾纵向等截面结构。所进行的主要研究工作和所得的主要结论如下。(1)针对传统翼缘有效宽度不适用于横向变厚度翼缘

波形钢腹板组合箱梁是一种力学性能优越、节能低碳、可持续性好的新型组合桥梁结构。剪力滞效应是制约该类结构更大跨度和宽度发展的重要力学问题之一。本项目有机结合理论分析、数值模拟和试验研究,对波形钢腹板组合箱梁和双管弦杆波形钢腹板组合箱梁的剪力滞效应进行了深入研究。研究对象主要为纵向变截面结构,兼顾纵向等截面结构。所进行的主要研究工作和所得的主要结论如下。(1)针对传统翼缘有效宽度不适用于横向变厚度翼缘板、未考虑截面应力不均匀分布的缺点,提出了翼缘有效宽度的新定义和计算方法,并得到了可作为剪力滞效应有效指标的翼缘有效宽度系数。对比研究表明,在设计计算中应用新定义的翼缘有效宽度能够更准确地估计截面最大应力,可以同时保证结构安全性和经济性。(2)基于能量变分法推导了变截面波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的控制方程,提出了方程的有限差分求解方法,并开发了相关计算程序,建立了基于能量变分法理论分析和有限差分求解的半解析分析方法。根据试验和有限元分析结果对该半解析分析方法进行了验证,证明基于该半解析分析方法可以准确地得到波形钢腹板组合箱梁翼缘有效宽度系数和剪力滞系数。(3)对波形钢腹板组合箱梁和双管弦杆波形钢腹板组合箱梁两类结构开展荷载试验,通过实测截面应力和应变分布,对剪力滞效应进行试验研究,验证了本项目半解析方法和有限元建模分析方法的准确性。(4)基于半解析方法、有限元数值模拟和试验研究,分析了简支和连续波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的特征。简支波形钢腹板组合箱梁跨中呈现正剪力滞效应,沿纵向剪力滞效应强度变化不大。连续波形钢腹板组合箱梁在各跨正弯矩区呈现正剪力滞效应,而在反弯点附近可能出现负剪力滞。(5)基于半解析方法和有限元模拟法,研究了结构体系、宽跨比、宽高比、截面顶板厚度等、腹板剪切变形、横隔板设置、汽车荷载作用等因素对波形钢腹板组合箱梁和双管弦杆波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的影响,并总结了相关规律。(6)研究了国内外技术规范中有效翼缘宽度规定对变截面波形钢腹板组合箱梁桥的适用性,然后基于参数分析的结果,初步提出实际工程设计中波形钢腹板组合箱梁翼缘有效宽度取值建议,作为在实际工程设计中考虑剪力滞效应的方法。

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