【摘 要】
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大跨钢-砼叠合梁斜拉桥因其自重轻、刚度大等优点在现代桥梁建设中颇具竞争力,其特点为桥面板与钢主梁之间通过剪力键连接成为整体并共同受力,但在荷载作用下叠合梁剪力滞效应十分明显,如果不考虑桥面板正应力在宽度方向分布的不均匀性,可能会导致桥面板局部受力过大而发生破坏。因此本文依托鄱阳湖二桥为工程背景,针对“双工字钢”型叠合梁,通过理论推导和数值模拟的方法,较为全面地对“双工字钢”型叠合梁剪力滞效应开展研
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大跨钢-砼叠合梁斜拉桥因其自重轻、刚度大等优点在现代桥梁建设中颇具竞争力,其特点为桥面板与钢主梁之间通过剪力键连接成为整体并共同受力,但在荷载作用下叠合梁剪力滞效应十分明显,如果不考虑桥面板正应力在宽度方向分布的不均匀性,可能会导致桥面板局部受力过大而发生破坏。因此本文依托鄱阳湖二桥为工程背景,针对“双工字钢”型叠合梁,通过理论推导和数值模拟的方法,较为全面地对“双工字钢”型叠合梁剪力滞效应开展研究。主要工作内容有以下几个方面:(1)基于能量变分原理,采用分段函数曲线拟定翼板纵向位移沿横向的分布形式,推导了“双工字钢”型叠合梁剪力滞效应的控制微分方程及其闭合解。(2)采用回归分析的方法,针对“双工字钢”型叠合梁提出引入含有未知参数的函数对翼板纵向位移进行模拟的能量变分法。根据最小势能原理推导出正应力的含参方程,建立相应的有限元模型,并编制MATLAB程序拟合出应力方程中的未知参数,得到回归方程。通过实例计算对理论解与数值解进行对比分析,结果表明回归方程下的解析解与有限元方法得到的解吻合程度较高,误差在可接受范围内,验证了采用回归分析方法拟定纵向翘曲位移函数的正确性和适用性。(3)以鄱阳湖二桥为依托工程,利用MidasCivil和ANSYS有限元软件分别建立了全桥有限元模型和局部有限元模型。针对“双工字钢”型叠合梁的截面形式,研究其局部模型截取长度对计算精度的影响,为同类型斜拉桥主梁剪力滞效应的研究提供参考价值。(4)通过建立有限元模型,对大跨钢砼叠合梁斜拉桥多个截面的正应力进行计算分析,研究成桥阶段沿跨径不同位置处主梁的剪力滞效应,并建立刚域模拟斜拉索在主梁上的锚固形式,对主梁上锚拉板长度范围内桥面板的正应力分布进行研究。(5)通过数值模拟分析了考虑纵向滑移效应和整体升(降)温时钢-砼叠合梁的剪力滞效应;研究了桥面横坡设置对叠合梁主梁截面正应力分布的影响。
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