鋼筋混凝土箱梁非線性分析及剪滯、剪切效應的有限段法研究.pdf

1、混凝土薄壁箱梁由于具有良好的空間整體受力性能而廣泛用于現(xiàn)代鐵路橋、公路橋和城市立交橋中。箱梁的分析計算與一般梁相比具有顯著差別,其中剪滯及剪切變形效應不可忽略。帶裂縫工作的鋼筋混凝土箱梁已表現(xiàn)出明顯的非線性力學性能,且與剪滯及剪切變形效應互相影響。
　　本文針對影響鋼筋混凝土箱梁力學性能和工作性能的主要因素,如剪滯、橫向剪切變形、混凝土和鋼筋的非線性本構關系、混凝土開裂導致的截面剛度變化等,圍繞鋼筋混凝土箱梁結構分析的非線性有限段

2、法進行了研究。
　　設計了鋼筋混凝土箱梁剪滯效應的試驗方案并完成試驗,測得了鋼筋混凝土箱梁的荷載-位移關系,獲得了箱梁截面縱向應力分布情況,以及鋼筋混凝土箱梁的裂縫分布及發(fā)展情況,證實了鋼筋混凝土箱梁仍存在明顯的剪滯效應,為鋼筋混凝土箱梁的理論研究奠定了試驗基礎。
　　在有限段單元中引入換算截面,建立了鋼筋混凝土箱梁有限段單元剛度矩陣,使有限段法可方便地分析鋼筋混凝土箱梁整截面工作階段的剪滯、剪切變形雙重效應,并編制了相應的

3、FORTRAN語言程序EBOX。
　　基于混凝土及鋼筋非線性本構關系,建立了鋼筋混凝土箱梁分層有限段模型,將應力不均勻系數(shù)引入該有限段模型以考慮單元內沿長度方向鋼筋應力的不均勻分布及受拉剛化效應,編制了鋼筋混凝土箱梁的材料非線性有限元程序RCBB,該程序可分析混凝土開裂前及開裂后的剪滯、剪切變形效應,且具有計算量小,精度較高的特點。程序RCBB計算結果與試驗結果吻合較好,驗證了程序的正確性,對鋼筋混凝土箱梁而言,僅計算彎曲變形引起

4、的撓度都是偏小的,故需要同時再考慮剪滯及剪切變形所引起的撓度,對于此類箱梁截面而言,在計算撓度時,橫向剪切變形效應的影響大于剪滯效應的影響。
　　利用所編有限段法計算程序,分析了荷載形式、結構體系、配筋量及材料非線性對剪滯、剪切效應的影響。首先計算了不同荷載形式及不同荷載等級作用下,在整截面工作階段及帶裂縫工作階段,鋼筋混凝土簡支箱梁及連續(xù)箱梁的截面應力、剪力滯系數(shù)及荷載—撓度曲線;然后分析了頂板及底板配筋量變化時,對撓度及剪力滯

5、系數(shù)的影響;最后對鋼筋混凝土箱梁剪滯、剪切效應及材料非線性的相互影響進行了分析,得出了一些有助于工程應用的結論。
　　對鋼筋混凝土箱梁進行了剪滯、剪切及材料非線性的實用計算方法研究。提出了采用換算截面進行鋼筋混凝土箱梁整截面工作階段應力計算的方法,并基于能量原理分析了縱筋剪切應變能對截面縱向應力的影響;基于等效剛度原則,提出了鋼筋混凝土變截面懸臂箱梁整截面工作階段剪力滯系數(shù)及撓度近似計算方法,并采用該方法分析了一有機玻璃懸臂箱梁及