單箱三室箱梁在正對稱荷載作用下局部畸變效應(yīng)的理論研究.pdf

1、薄壁箱形截面梁在客運(yùn)專線中的廣泛使用，使得局部畸變效應(yīng)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計和受力分析越來越受人們重視。從理論推導(dǎo)和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合對單箱三室箱梁在正對稱荷載作用下基于閉口薄壁桿件理論的局部畸變效應(yīng)的相關(guān)問題，進(jìn)行了大量對比分析及研究，主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）針對單箱三室箱梁在中腹板對稱加載模式和邊腹板對稱加載模式來研究正對稱作用下的受力情況。通過將單箱三室箱梁在中腹板對稱加載模式下的荷載分解可看出，箱梁截面總體可看做約束扭轉(zhuǎn)、

2、畸變效應(yīng)與剪力滯效應(yīng)的組合變形；本文通過截開單箱三室箱形梁截面，截開后單室截面上的畸變豎向荷載與等效荷載計算公式利用截面剪力流平衡來推導(dǎo)出，以此為基礎(chǔ)利用彈性地基比擬法可得到中腹板對稱模式下單箱三室截面的約束扭轉(zhuǎn)、畸變效應(yīng)與剪力滯效應(yīng)等組合變形下的應(yīng)力；而邊腹板對稱加載模式下的單箱三室箱梁可通過荷載分解成中腹板對稱加載模式進(jìn)行計算。
　?。?）針對單箱三室截面的簡支梁和懸臂梁在中腹板對稱加載模式下，數(shù)值模型采用ANSYS中SHEL

3、L63單元建立。數(shù)值解是通過疊加數(shù)值模型中提取的應(yīng)力值得到的，并對畸變縱向應(yīng)力及畸變橫向應(yīng)力解析解與數(shù)值解分別從①橫向：不同截面各關(guān)鍵點(diǎn)部位；②縱向：各關(guān)鍵點(diǎn)部位沿跨度方向上的分布等兩方面進(jìn)行了大量的對比分析，結(jié)論如下：解析解和數(shù)值解無論從數(shù)值還是變化規(guī)律均基本吻合，證實了本文中相關(guān)理論推導(dǎo)是正確性與精確性。
　?。?）針對單箱三室箱梁在邊腹板對稱加載模式下，利用荷載分解的方法將其等效成中腹板對稱加載模式，單箱三室箱形梁截面局部畸

4、變縱向應(yīng)力及畸變橫向應(yīng)力的解析解與數(shù)值解進(jìn)行了對比分析，分析結(jié)果表明，解析解和數(shù)值解基本吻合，同時說明，中腹板對稱加載模式與邊腹板對稱加載模式利用荷載分解的方法相互等效的方法是可行的，同時也證明了本文相關(guān)理論推導(dǎo)的正確性。
　?。?）本文中引入了畸變率的概念為了更加清晰的反映畸變應(yīng)力占考慮剪力滯效應(yīng)的彎曲應(yīng)力的比值的大小。通過對截面畸變率的分析得到結(jié)論如下：單箱三室截面最大的畸變率出現(xiàn)在頂板懸臂部位，而畸變率最小的部位為頂板和邊腹

5、板交接處。中腹板對稱加載模式下，簡支梁L/2截面最小畸變率為15.21％，最大畸變率為43.7%；懸臂梁L/8截面最小畸變率為12.52%，最大畸變率為70.57%。邊腹板對稱加載模式下，簡支梁L/2截面最小畸變率為6.42%，最大畸變率為22.4%；懸臂梁L/8截面最小畸變率為6.85%，最大畸變率為38.83%。結(jié)果表明，單箱三室箱梁在正對稱加載模式下個別部位畸變率相對較大，在結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)予以重視，同時，正對稱荷載作用下荷載在橫截面