混凝土薄壁箱梁扭转与畸变效应数值分析

【摘要】：混凝土薄壁箱梁凭借其良好的空间整体受力性能，在工程上得到了广泛应用，然而在偏心荷载作用下，混凝土薄壁箱梁不仅会发生弯曲变形，还会由于扭转与畸变效应的影响发生刚性扭转和畸变。工程实践和理论研究证明，扭转与畸变效应对混凝土薄壁箱梁的不利影响是不可忽视的。因此，本文在混凝土薄壁箱梁受扭全过程模拟分析的基础上，针对扭转与畸变效应的影响，对混凝土薄壁箱梁受扭构件进行了数值分析，主要成果如下： 1、通过选取合理的单元类型与材料模型，对钢纤维混凝土薄壁箱梁纯扭试验进行了全过程模拟。结果表明，ANSYS软件分析结果与试验结果吻合良好，开裂扭矩的误差为2.1%，极限扭矩的误差在5%，证实了ANSYS软件可以较好地用来模拟混凝土薄壁箱梁受扭构件的受力—变形全过程。 2、横隔板的布置会提高混凝土薄壁箱梁的整体抗扭刚度，降低扭转与畸变效应对混凝土薄壁箱梁的不利影响。横隔板的厚度与整体抗扭刚度的提高值不成正比，随着横隔板厚度的增加，整体抗扭刚度的提高值与厚度的比值不断增大。当横隔板具有一定的厚度时，跨内横隔板的厚度对混凝土薄壁箱梁畸变效应的影响较小。 3、对于集中荷载作用下的受扭构件，当集中荷载属于永久性荷载时，在集中荷载作用处设置一道横隔板后，扭转与畸变效应的不利影响基本降到了最低程度；当集中荷载属于活荷载时，横隔板的间距对扭转与畸变效应的影响较大，对于本文模型，当横隔板的间距在L/7时，箱梁应力最大值基本降到了最低程度。对于均布荷载作用下的悬臂式受扭构件，端横隔板能大幅度的降低扭转与畸变效应的不利影响，随着横隔板数量的继续增加，纵向正应力最大值的降低有限。 4、翼缘板对扭转与畸变效应的影响较小，腹板对扭转与畸变效应的影响较大，在腹板处设置加劲肋可以有效地提高箱梁的抗扭性能。