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《北京工业大学》 2009年
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混凝土箱梁截面协调性分析

高云  
【摘要】: 箱形截面具有良好的结构性能,在现代各种桥梁中有广泛应用。钢筋混凝土箱梁的现行计算理论主要应用一般的梁理论,即把箱梁作为受拉、压和抗弯作用的普通梁来简化计算,对箱梁在偏荷载作用下腹板与顶、底板的交接区域的协调与否忽略不计。 本文通过有限元数值分析的方法,利用ANSYS通用程序对混凝土箱梁进行模拟分析。通过建立长16米,宽12米,高4.5米简支形式的箱梁模型,两端无封端作为原始模型,在偏荷载作用下,主要研究了混凝土箱梁截面顶、底板与腹板交接区域的变形协调性,同时也研究了腹板的受力变形状态;以原始模型作为基础,研究了对混凝土箱梁截面腹板厚度变化、梁高的变化以及给混凝土箱梁两侧加封端对混凝土箱梁截面协调性的影响。 通过对比分析表明:(1)混凝土箱梁在偏荷载作用下,混凝土箱梁截面顶、底板与腹板交接区域εx、εy和τxy应变曲线变化率大且有转折拐点,即该区域明显表现出变形的不协调性。(2)混凝土箱梁截面中腹板厚度的变化,随着其厚度的减小会增加顶、底板与腹板交接区域的不协调性,且应变曲线影响范围扩大;随着厚度的减小,εz曲线不能保持其线性,使得箱梁截面不能保持平截面的假定的条件。(3)箱梁截面中梁高的变化,随着梁高的减小,会增加顶、底板与腹板交接区域的不协调性,且应变量增加,曲率变化增大;梁高的降低却增加了腹板竖向刚度,εz曲线渐趋线性变化。(4)箱梁两侧加封端即端横梁虽然对截面中顶、底板与腹板交接区域的协调性没有太大影响,但会使整个箱梁截面在整个跨间的应变曲线保持相似性,同时提高箱梁截面保持整体工作的能力。 可以通过结构构造措施来加以改善。对顶、底板与腹板交接处进行加腋处理,随着加腋区域的增大,会使εx、εy和τxy应变曲线变化率减小,应变变形渐趋协调。当顶板加腋区增加到0.45mX0.45m,再增大加腋对该区域的变形协调性影响可忽略。对底板加腋区增加到0.30mX0.30m后再增加加腋区对该区域的变形协调性影响可忽略。合理的加腋区域大小,能在不增加太多自重的情况下,有效的降低应力集中水平,使箱梁截面受力更加合理,发挥箱梁良好的结构性能。 目前,对混凝土箱梁截面协调性的研究还很少。箱梁截面受力变化的复杂性和受影响因素较多,但箱梁的应用却又极为广泛,因而要继续加强这方面的研究工作,来补充现在箱梁研究中理论上的不足之处,来更好更合理的指导混凝土箱梁形式的设计、施工和应用。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:U448.213

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