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近年来随着高等级公路和城市轨道交通的修建,各种曲线梁桥结构在我国已被广泛采用。其中混凝土薄壁曲线箱梁由于具有良好的空间整体受力性能,在施工使用过程中稳定性能好,能够适应各种现代施工方法,如顶推法、悬臂施工,因而在曲线梁桥中占有重要地位。薄壁曲线箱梁作为一种结构体系,关于它的剪力滞后,截面畸变,弯扭偶合效应等基础研究工作,目前还没有进行过系统的研究工作。 本文以计算机仿真分析原理为基础,借助ANSYS程序,选择8结点24自由度空间六面体单元,采用参数化建模的方法,建立真实尺寸的薄壁曲线箱梁实体空间计算模型。通过改变参数,可以模拟各种不同的薄壁曲线箱梁,较为精确的反映出桥梁在各种因素作用下的力学性态。 本文探讨了薄壁曲线箱梁剪力滞、扭转、扭转翘曲及截面畸变等计算理论。主要研究了曲率半径、宽径比、宽高比、壁厚、边界条件及材料性能对曲线箱梁基本性能的影响。结果表明在弯曲荷载作用下,影响曲线箱梁剪滞效应的主要因素是曲率半径、宽径比和边界条件。在扭转荷载作用下,影响曲线箱梁扭转角的主要因素是曲线半径、宽径比、壁厚和边界条件;影响曲线箱梁扭转翘曲的主要因素是宽径比、壁厚、宽高比和边界条件;影响曲线箱梁畸变角的主要因素是宽径比、壁厚和边界条件。在弯扭荷载作用下,影响薄壁曲线箱梁剪力滞、扭转、扭转翘曲及截面畸变等效应的主要因素是曲率半径和宽高比等。分析了这些主要因素对剪力滞效应、扭转效应、扭转翘曲及截面畸变效应的影响程度和基本规律,给出了一些结论和设计建议。 针对弯扭耦合效应,本文发展了一种能同时考虑拉压、弯曲、扭转、扭转翘曲、畸变、剪滞效应及它们之间耦合作用的分析单元,从流动的圆柱坐标系下一点处的位移—应变—应力关系出发,结合薄壁曲线箱梁理论和有限元方法,推导出了该单元的刚度矩阵。