单箱双室波形钢腹板钢—混组合箱梁剪力滞效应及试验研究

• 作 者: 秦翱翱
• 出 处: 兰州交通大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 波形钢腹板 剪力滞效应 模型试验 空间有限元 能量变分原理

单箱双室波形钢腹板钢-混组合箱梁作为一种新型结构,具有自重较轻、施工过程方便、结构性能优越等优点。本文结合已有的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应研究成果,以能量变分原理为基础,分别从理论分析、空间有限元和模型试验三个方面研究该类箱梁结构的剪力滞效应。主要工作及研究结论如下:(1)针对单箱双室波形钢腹板钢-混组合箱梁,假设两种不同的翘曲位移函数,根据能量变分原理推导剪力滞控制微分方程,结合边界条件求得解的一般形式。对于简支梁、悬臂梁和连续梁,分别求得挠度、附加弯矩、弯曲正应力和剪力滞系数的解析解。(2)根据模型梁尺寸,利用有限元软件ANSYS建立三维空间精细化有限元模型,分析简支梁、悬臂梁和连续梁在荷载横向变位下的剪力滞效应。由分析结果可知:同一种荷载作用下,荷载作用在中间腹板位置时剪力滞效应最为突出,总体趋势是剪力滞系数在荷载作用的位置出现峰值,并由峰值处向两侧逐渐递减。(3)按照1:5的缩尺比例制作单箱双室波形钢腹板钢-混组合模型梁,并对模型梁进行加载试验,将实测值与理论计算值、有限元计算结果进行对比。由对比结果可知:三者数值整体变化趋势基本一致,误差均在合理范围以内;且在相同荷载大小作用下,下翼板应力值远大于上翼板应力值;上翼板边缘应力值小于两腹板中间的上翼板应力值;箱梁在集中荷载作用下的剪力滞效应大于均布荷载作用。(4)对于结构几何参数和预应力对箱梁剪力滞效应的影响,本文将宽跨比、高跨比、悬翼比、顶板厚度及预应力大小作为研究对象,通过有限元软件建立不同尺寸的模型,分析箱梁跨中截面最大剪力滞系数变化规律。由分析结果可知:对于几何参数对箱梁剪力滞效应的影响,宽跨比和顶板厚度是主要影响因素;而预应力大小对箱梁剪力滞效应影响较小,在一般条件下,可不考虑预应力的影响。