行車(chē)荷載作用下混凝土曲線(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)研究.pdf

1、曲線(xiàn)箱梁是一種常見(jiàn)的橋梁結(jié)構(gòu)形式。它不僅能夠滿(mǎn)足各個(gè)方向的交通連接，也能實(shí)現(xiàn)公路線(xiàn)形的要求，其截面形式還能滿(mǎn)足預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的空間部署以及各類(lèi)管線(xiàn)等公共設(shè)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(diǎn)使箱型梁在施工和使用過(guò)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(mǎn)足配筋的要求，因此在橋梁結(jié)構(gòu)工程中被廣泛應(yīng)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(huì)引起剪力滯效應(yīng)，從而對(duì)橋梁

2、的安全造成一定的影響。工程實(shí)踐證明，對(duì)剪力滯效應(yīng)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(duì)比較簡(jiǎn)單的曲線(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)已經(jīng)進(jìn)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(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)除了具備一般直線(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)的一般規(guī)律外，由于曲線(xiàn)箱梁截面形式及受力狀況的復(fù)雜性，使其更具有特殊性，在一定程度上也會(huì)加劇剪力滯效應(yīng)的影響。對(duì)于動(dòng)荷載作用下曲線(xiàn)箱梁的剪力滯效應(yīng)，還少有研究成果。為此，本文以簡(jiǎn)支曲線(xiàn)

3、箱梁為研究對(duì)象，采用大型通用三維有限元軟件 ANSYS，分析了曲線(xiàn)箱梁在行車(chē)荷載作用下的剪力滯效應(yīng)。主要內(nèi)容有：
　?。?）行車(chē)荷載的數(shù)值模擬。從動(dòng)荷載作用下橋梁的動(dòng)力響應(yīng)出發(fā)，提出既能對(duì)曲線(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)進(jìn)行分析，又能使用有限元方法進(jìn)行分析計(jì)算的荷載模型。在有限元分析中，將行車(chē)荷載簡(jiǎn)化為四個(gè)點(diǎn)荷載沿著頂板與腹板交接線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
　　（2）曲線(xiàn)箱梁行車(chē)荷載作用下不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)剪力滯效應(yīng)的影響規(guī)律。通過(guò)采用有限元方法，利用ANSY

4、S軟件，建立行車(chē)荷載作用下簡(jiǎn)支曲線(xiàn)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(duì)簡(jiǎn)支曲線(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)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(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，幾個(gè)參數(shù)對(duì)曲線(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)都有影響，影響大小各不相同，而箱梁高度h的對(duì)曲線(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)的影響最明顯。
　?。?）探討了不同的行車(chē)荷載速度對(duì)簡(jiǎn)支曲線(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)的影響變化。采用五種不同的行車(chē)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(duì)曲線(xiàn)箱梁在同一行車(chē)荷載作用下產(chǎn)生的剪力滯效應(yīng)的影響，得到簡(jiǎn)支曲線(xiàn)箱梁在行車(chē)荷載作用下不同的速度對(duì)剪力滯效應(yīng)的影響變化。結(jié)果表明，當(dāng)行車(chē)荷載速度在0～6m/s之間時(shí)，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?dāng)行車(chē)荷載速度超過(guò)6m/s時(shí)，外側(cè)的剪力滯系數(shù)開(kāi)始減小，內(nèi)側(cè)的剪力滯系數(shù)開(kāi)始增加，速度對(duì)曲線(xiàn)箱梁剪力滯效應(yīng)的影響比較明顯。
　　（4）探討了不同的行車(chē)荷載作用位置對(duì)簡(jiǎn)支曲

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

7、析。曲線(xiàn)箱梁結(jié)構(gòu)參數(shù)化分析結(jié)果顯示，曲線(xiàn)箱梁高度對(duì)剪力滯效應(yīng)影響最為明顯，因而設(shè)置三種不同箱梁高度建立有限元模型，分析了簡(jiǎn)支曲線(xiàn)箱梁和簡(jiǎn)支直線(xiàn)箱梁在1/4L、1/2L、3/4L橫截面位置處，頂板的應(yīng)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(xiàn)位置處，簡(jiǎn)支曲線(xiàn)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(jiǎn)支直線(xiàn)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(yīng)力分布較為類(lèi)似，而1/