單箱多室波形鋼腹板曲線箱梁橋的扭轉性能分析.pdf

1、本文依托國家自然科學基金項目，對單箱多室波形鋼腹板組合截面曲線箱梁橋約束扭轉性能進行探究，分析時主要面臨兩大問題，一是波形鋼腹板曲梁的彎扭耦合效應，理論過于復雜;二是相對于傳統使用的混凝土腹板，波形鋼腹板組合截面更易發(fā)生扭轉變形和畸變變形。針對這兩個問題，本文基于曲梁基本理論、薄壁結構扭轉理論以及有限元軟件進行了相關探索，研究成果有如下幾點:
　　(1)基于曲線梁的平衡方程，利用力學分解法，在允許范圍內，將曲線箱梁簡化為直線箱梁進

2、行計算，并將這一方法運用于波形鋼腹板曲線箱梁。對比曲梁理論精確解與簡化方法近似解表明:兩端簡支的波形鋼腹板曲線箱梁，當圓心角在40°以內時，簡化分析方法適用。對于兩端固支的波形鋼腹板曲線箱梁，當彎扭剛度比為1（或5、10、20、50）時，圓心角控制在45°(26°、17°、12°、8°)以內，簡化分析方法適用。
　　(2)基于薄壁結構扭轉分析理論，推導單箱多室波形鋼腹板曲線箱梁橋的扭轉效應公式，比較理論解和有限元結果，表明:理論公

3、式有一定的精確性，約束扭轉主要產生的是約束扭轉剪應力，約束扭轉翹曲正應力較小，但增大曲梁曲率會增加約束扭轉翹曲正應力，這一點對于波形鋼腹板曲線箱梁橋要重點關注。
　　(3)基于“等代框架”力學模型，考慮曲率的影響，推導單箱多室波形鋼腹板曲線箱梁橋畸變效應公式。對比理論解和有限元結果，研究結果表明:理論公式有一定的精確性;曲梁曲率是產生截面畸變效應的不利因素。
　　(4)針對波形鋼腹板扁平箱梁，對比箱室數量對單箱多室波形鋼腹板

4、橋梁的影響。研究表明:箱室數量的增加對波形鋼腹板抗扭性能的提高較小，但對控制畸變變形有著很大的作用。
　　(5)設置波形鋼腹板的傾斜角可以提高波形鋼腹板的抗畸變剛度，有利于控制畸變變形。腹板傾斜角在小范圍內對截面的畸變效應影響不是很大，但當傾斜角超過10°時，其抗畸變剛度的提高在10％以上。
　　(6)設置支座預偏心，可以改善波形鋼腹板曲線箱梁的扭矩分布，控制截面扭轉角，但截面的翹曲扭轉正應力會增大，這一點對波形鋼腹板較為不

5、利。
　　(7)無論是波形鋼腹板簡支梁橋還是連續(xù)梁橋，在滿足抗彎承載力的要求下，體外預應力束的布置一般會加劇截面上緣整體外翻的可能性，而體內預應力束則可通過合理的線形達到抵抗扭矩的效果。
　　(8)對比不同腹板類型曲線箱梁畸變性能的差異。研究表明:波形鋼腹板的橫向抗彎性能高于平鋼腹板，波形鋼腹板抗畸變性能比平鋼腹板優(yōu)越，而混凝土腹板比前兩者抗畸變性能更優(yōu)越。
　　(9)利用ANSYS有限元軟件，揭示了橫隔板合理間距與曲