行車荷載作用下混凝土曲線箱梁剪力滯效應研究.pdf

1、曲線箱梁是一種常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式。它不僅能夠滿足各個方向的交通連接，也能實現(xiàn)公路線形的要求，其截面形式還能滿足預應力混凝土結(jié)構(gòu)的空間部署以及各類管線等公共設施的安裝的需要。此外，箱型截面自重輕、截面抗彎和抗扭剛度大的優(yōu)點使箱型梁在施工和使用過程中具有非常好的穩(wěn)定性，其頂板和底板具有足夠的混凝土面積，能夠有效地滿足配筋的要求，因此在橋梁結(jié)構(gòu)工程中被廣泛應用。然而，在箱梁中，由于剪切變形沿箱梁翼緣板寬度非均勻分布會引起剪力滯效應，從而對橋梁

2、的安全造成一定的影響。工程實踐證明，對剪力滯效應的忽略，是造成一些重大工程事故的主要原因。目前，靜荷載作用下截面形式相對比較簡單的曲線箱梁剪力滯效應已經(jīng)進行了大量充分研究，取得了一些研究成果；在靜荷載作用下的曲線箱梁剪力滯效應除了具備一般直線箱梁剪力滯效應的一般規(guī)律外，由于曲線箱梁截面形式及受力狀況的復雜性，使其更具有特殊性，在一定程度上也會加劇剪力滯效應的影響。對于動荷載作用下曲線箱梁的剪力滯效應，還少有研究成果。為此，本文以簡支曲線

3、箱梁為研究對象，采用大型通用三維有限元軟件 ANSYS，分析了曲線箱梁在行車荷載作用下的剪力滯效應。主要內(nèi)容有：
　?。?）行車荷載的數(shù)值模擬。從動荷載作用下橋梁的動力響應出發(fā)，提出既能對曲線箱梁剪力滯效應進行分析，又能使用有限元方法進行分析計算的荷載模型。在有限元分析中，將行車荷載簡化為四個點荷載沿著頂板與腹板交接線運動。
　?。?）曲線箱梁行車荷載作用下不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對剪力滯效應的影響規(guī)律。通過采用有限元方法，利用ANSY

4、S軟件，建立行車荷載作用下簡支曲線箱梁分析模型，分析了箱梁高度h、腹板厚度t、曲率半徑r與腹板間距d等參數(shù)對簡支曲線箱梁剪力滯效應的影響規(guī)律，總結(jié)出在各種不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)影響下曲線箱梁剪力滯效應的變化規(guī)律。結(jié)果表明，幾個參數(shù)對曲線箱梁剪力滯效應都有影響，影響大小各不相同，而箱梁高度h的對曲線箱梁剪力滯效應的影響最明顯。
　?。?）探討了不同的行車荷載速度對簡支曲線箱梁剪力滯效應的影響變化。采用五種不同的行車速度，速度由靜止逐漸加倍，

5、即由0m/s變化到8m/s，研究不同速度的變化對曲線箱梁在同一行車荷載作用下產(chǎn)生的剪力滯效應的影響，得到簡支曲線箱梁在行車荷載作用下不同的速度對剪力滯效應的影響變化。結(jié)果表明，當行車荷載速度在0～6m/s之間時，外側(cè)的剪力滯系數(shù)逐漸增加，內(nèi)側(cè)的剪力滯系數(shù)逐漸減?。划斝熊嚭奢d速度超過6m/s時，外側(cè)的剪力滯系數(shù)開始減小，內(nèi)側(cè)的剪力滯系數(shù)開始增加，速度對曲線箱梁剪力滯效應的影響比較明顯。
　?。?）探討了不同的行車荷載作用位置對簡支曲

6、線箱梁剪力滯效應的影響。在通常采用的荷載作用位置的基礎上，即荷載沿著頂板與腹板交接線移動，增加另外的兩種不同荷載作用位置，分別是：行車荷載分別靠近內(nèi)側(cè)移動與靠近外側(cè)移動，在有限元模型中為分別向內(nèi)側(cè)和外側(cè)移動兩個網(wǎng)格距離。通過三種不同的荷載作用位置，對比行車荷載作用位置分別由外側(cè)向內(nèi)側(cè)移動這三種情況下曲線箱梁的剪力滯效應變化情況。分析表明荷載作用位置對曲線箱梁剪力滯效應的影響非常明顯。
　?。?）曲線箱梁與直線箱梁剪力滯效應的對比分

7、析。曲線箱梁結(jié)構(gòu)參數(shù)化分析結(jié)果顯示，曲線箱梁高度對剪力滯效應影響最為明顯，因而設置三種不同箱梁高度建立有限元模型，分析了簡支曲線箱梁和簡支直線箱梁在1/4L、1/2L、3/4L橫截面位置處，頂板的應力分布隨高度變化的規(guī)律及內(nèi)外側(cè)的剪力滯系數(shù)變化特征，結(jié)果表明在頂板與腹板的兩條交接線位置處，簡支曲線箱梁的外側(cè)剪力滯系數(shù)大于內(nèi)側(cè)的剪力滯系數(shù)，簡支直線箱梁交接處的剪力滯系數(shù)處于兩者之間，1/4L與3/4L頂板橫截面處的應力分布較為類似，而1/