预应力对波形钢腹板箱梁受力特性的影响
发布时间：2022-10-29 13:08
随着我国预应力混凝土波形钢腹板箱梁应用的广泛展开,众多学者对其在各种受力状态下的力学性能进行了广泛的研究,通过理论分析,有限元法数值仿真和模型试验探讨了预应力混凝土波形钢腹板箱梁的结构性能。学者们在对预应力混凝土波形钢腹板箱梁的受力性能进行研究时外部荷载多为集中力和均布力,而对预应力作用下箱梁的整体受力特性以及剪力滞效应方面的研究集中在等效荷载的方法上。本文以预应力混凝土波形钢腹板箱梁桥的比例模型梁为研究对象,在总结国内和国外研究成果的基础上,通过模型试验与ANSYS有限元分析,系统地研究了混凝土波形钢腹板箱梁桥在预应力作用下的力学性能,推导了该类型桥梁结构考虑预应力效应的应力及挠度计算公式。论文的主要工作如下:进行了混凝土波形钢腹板简支箱梁在预应力作用下的模型试验研究,系统地测试了模型梁在预应力作用下的力学性能,通过模型梁试验结果和ANSYS有限元数值仿真结果的对比分析,揭示了模型梁在预应力作用下的力学性能。比较了模型梁跨中截面顶板和底板试验实测值与有限元数值仿真的应力,结果表明两者吻合良好,得到了模型梁关键截面的正应力分布。比较了模型梁跨中截面试验实测值与有限元数值仿真的挠度,结果...
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 波形钢腹板箱梁桥的发展历程
1.1.1 波形钢腹板箱梁桥的产生
1.1.2 波形钢腹板箱梁桥在国内外的发展现状
1.2 波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的特点
1.2.1 波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的构造特点
1.2.2 波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的受力特点
1.3 国内外研究现状及分析
1.4 本文的研究内容及技术路线
1.5 本文的创新点
2 模型桥受力特性试验及有限元分析
2.1 模型实验
2.1.1 试验目的及内容
2.1.2 试验材料
2.1.3 材料参数测试及取值
2.1.4 模型结构参数
2.1.5 模型梁制作
2.1.6 试验具体实施方案
2.1.7 加载工况
2.2 数值计算模型
2.3 有限元计算结果与试验数据的比较与分析
2.3.1 位移对比
2.3.2 应力对比
2.3.3 试验结果与有限元计算结果的误差分析
2.4 顶板和底板正应力分布情况
2.5 对比分析结果
2.6 小结
3 预应力引起的波形钢腹板箱梁剪力滞效应
3.1 剪力滞效应
3.2 预应力引起的剪力滞解析法推导
3.2.1 基本假定
3.2.2 剪力滞微分方程的推导
3.3 简支梁由预应力引起的剪力滞效应
3.3.1 水平直线布束预应力引起的剪力滞
3.3.2 双折线布束预应力引起的剪力滞
3.3.3 折线布束预应力引起的剪力滞
3.4 模型梁分析
3.5 小结
4 预应力引起的波形钢腹板箱梁挠度分析
4.1 预应力引起的挠度解析法推导
4.2 预应力引起的波形钢腹板箱梁挠度
4.2.1 直线束预应力引起的简支梁挠度
4.2.2 双折线束预应力引起的简支梁挠度
4.2.3 折线束预应力引起的简支梁挠度
4.2.4 偏心直线束预应力引起的悬臂梁挠度
4.3 预应力引起的波形钢腹板箱梁挠度有限元分析
4.4 腹板剪切变形和剪力滞效应对箱梁挠度计算影响的分析
4.5 小结
5 预应力对波形钢腹板箱梁应力的影响
5.1 竖向弯曲微分方程的推导
5.1.1 不考虑预应力影响的弯曲微分方程
5.1.2 考虑预应力影响的弯曲微分方程
5.2 小结
6 预应力对波形钢腹板箱梁竖向基频的影响
6.1 预应力对简支梁竖向自振频率的影响
6.1.1 竖向弯曲振动微分方程的推导
6.1.2 竖向弯曲振动微分方程的求解
6.2 波形钢腹板简支箱梁竖向自振频率
6.2.1 竖向弯曲振动微分方程的推导
6.2.2 竖向弯曲振动微分方程的求解
6.3 预应力对波形钢腹板简支箱梁竖向自振频率的影响
6.3.1 竖向弯曲振动微分方程的推导
6.3.2 竖向弯曲振动微分方程的求解
6.4 预应力对箱梁竖向自振频率影响的试验
6.5 小结
结论与展望
致谢
参考文献
附录 A:试验实施及照片
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]波形钢腹板PC组合箱梁动力性能研究综述[J]. 李宏江. 建筑钢结构进展. 2018(04)
[2]多跨长联波形钢腹板连续梁桥荷载敏感性分析[J]. 李宝坤,杨震轩,柳俊杰,陈洪彬. 公路. 2018(07)
[3]波形钢腹板PC组合箱梁桥的挠度计算与分析[J]. 冀伟,蔺鹏臻,刘世忠. 西南交通大学学报. 2018(01)
[4]不同荷载形式下箱梁剪力滞效应分析的有限梁段法[J]. 周朋,蔺鹏臻,施成,汪彦斌,张永飞. 铁道建筑. 2017(12)
[5]大跨度变截面波形钢腹板组合连续箱梁桥剪力滞效应研究[J]. 刘旭政,程坤,陈晔,张春荣. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2017(05)
[6]单箱多室波形钢腹板组合箱梁动力特性研究[J]. 郑尚敏,万水,程海根. 铁道工程学报. 2017(09)
[7]波形钢腹板PC简支箱梁桥的扭转振动频率分析[J]. 冀伟,蔺鹏臻,邓露,刘世忠,李爱军. 振动.测试与诊断. 2017(04)
[8]波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁扭转与畸变研究进展[J]. 李宏江. 建筑结构学报. 2017(07)
[9]内衬混凝土对波形钢腹板刚构桥扭转和畸变性能的影响[J]. 刘保东,胥睿,李祖硕,陈海波. 中国铁道科学. 2017(03)
[10]单箱多室波形钢腹板组合箱梁斜拉桥抗剪特性研究[J]. 陈立生,叶智勇,赵国强,顾萍. 桥梁建设. 2017(02)
博士论文
[1]变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥结构性能研究[D]. 贾慧娟.东南大学 2015
[2]波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能分析与试验研究[D]. 冀伟.兰州交通大学 2013
[3]基于能量原理的薄壁箱梁剪力滞理论与试验研究[D]. 罗旗帜.湖南大学 2005
硕士论文
[1]单箱双室波形钢腹板PC组合箱梁桥抗扭性能分析[D]. 彭武.华东交通大学 2017
[2]大跨度波形钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥受力性能分析[D]. 肖雄.西南交通大学 2017
[3]正弦波纹腹板H型钢梁腹板几何参数的优化研究[D]. 李慧然.西南石油大学 2016
[4]波纹钢腹板曲线箱梁的扭转性能研究[D]. 田宝升.东南大学 2016
[5]波形钢腹板部分斜拉桥力学性能研究[D]. 李沛丰.东南大学 2016
[6]预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁桥力学性能研究[D]. 张弛.东南大学 2016
[7]波形钢腹板PC箱梁桥的地震响应分析[D]. 崔爽.西南交通大学 2016
[8]朝阳大桥波形钢腹板PC组合箱梁承剪研究[D]. 戴杰吉.湖北工业大学 2016
[9]波形钢腹板组合箱梁手风琴效应理论研究[D]. 李勇.兰州交通大学 2016
[10]波形钢腹板箱型梁桥的静动力学性能研究[D]. 余世杰.长安大学 2015
本文编号：3697742
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 波形钢腹板箱梁桥的发展历程
1.1.1 波形钢腹板箱梁桥的产生
1.1.2 波形钢腹板箱梁桥在国内外的发展现状
1.2 波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的特点
1.2.1 波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的构造特点
1.2.2 波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥的受力特点
1.3 国内外研究现状及分析
1.4 本文的研究内容及技术路线
1.5 本文的创新点
2 模型桥受力特性试验及有限元分析
2.1 模型实验
2.1.1 试验目的及内容
2.1.2 试验材料
2.1.3 材料参数测试及取值
2.1.4 模型结构参数
2.1.5 模型梁制作
2.1.6 试验具体实施方案
2.1.7 加载工况
2.2 数值计算模型
2.3 有限元计算结果与试验数据的比较与分析
2.3.1 位移对比
2.3.2 应力对比
2.3.3 试验结果与有限元计算结果的误差分析
2.4 顶板和底板正应力分布情况
2.5 对比分析结果
2.6 小结
3 预应力引起的波形钢腹板箱梁剪力滞效应
3.1 剪力滞效应
3.2 预应力引起的剪力滞解析法推导
3.2.1 基本假定
3.2.2 剪力滞微分方程的推导
3.3 简支梁由预应力引起的剪力滞效应
3.3.1 水平直线布束预应力引起的剪力滞
3.3.2 双折线布束预应力引起的剪力滞
3.3.3 折线布束预应力引起的剪力滞
3.4 模型梁分析
3.5 小结
4 预应力引起的波形钢腹板箱梁挠度分析
4.1 预应力引起的挠度解析法推导
4.2 预应力引起的波形钢腹板箱梁挠度
4.2.1 直线束预应力引起的简支梁挠度
4.2.2 双折线束预应力引起的简支梁挠度
4.2.3 折线束预应力引起的简支梁挠度
4.2.4 偏心直线束预应力引起的悬臂梁挠度
4.3 预应力引起的波形钢腹板箱梁挠度有限元分析
4.4 腹板剪切变形和剪力滞效应对箱梁挠度计算影响的分析
4.5 小结
5 预应力对波形钢腹板箱梁应力的影响
5.1 竖向弯曲微分方程的推导
5.1.1 不考虑预应力影响的弯曲微分方程
5.1.2 考虑预应力影响的弯曲微分方程
5.2 小结
6 预应力对波形钢腹板箱梁竖向基频的影响
6.1 预应力对简支梁竖向自振频率的影响
6.1.1 竖向弯曲振动微分方程的推导
6.1.2 竖向弯曲振动微分方程的求解
6.2 波形钢腹板简支箱梁竖向自振频率
6.2.1 竖向弯曲振动微分方程的推导
6.2.2 竖向弯曲振动微分方程的求解
6.3 预应力对波形钢腹板简支箱梁竖向自振频率的影响
6.3.1 竖向弯曲振动微分方程的推导
6.3.2 竖向弯曲振动微分方程的求解
6.4 预应力对箱梁竖向自振频率影响的试验
6.5 小结
结论与展望
致谢
参考文献
附录 A:试验实施及照片
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]波形钢腹板PC组合箱梁动力性能研究综述[J]. 李宏江. 建筑钢结构进展. 2018(04)
[2]多跨长联波形钢腹板连续梁桥荷载敏感性分析[J]. 李宝坤,杨震轩,柳俊杰,陈洪彬. 公路. 2018(07)
[3]波形钢腹板PC组合箱梁桥的挠度计算与分析[J]. 冀伟,蔺鹏臻,刘世忠. 西南交通大学学报. 2018(01)
[4]不同荷载形式下箱梁剪力滞效应分析的有限梁段法[J]. 周朋,蔺鹏臻,施成,汪彦斌,张永飞. 铁道建筑. 2017(12)
[5]大跨度变截面波形钢腹板组合连续箱梁桥剪力滞效应研究[J]. 刘旭政,程坤,陈晔,张春荣. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2017(05)
[6]单箱多室波形钢腹板组合箱梁动力特性研究[J]. 郑尚敏,万水,程海根. 铁道工程学报. 2017(09)
[7]波形钢腹板PC简支箱梁桥的扭转振动频率分析[J]. 冀伟,蔺鹏臻,邓露,刘世忠,李爱军. 振动.测试与诊断. 2017(04)
[8]波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁扭转与畸变研究进展[J]. 李宏江. 建筑结构学报. 2017(07)
[9]内衬混凝土对波形钢腹板刚构桥扭转和畸变性能的影响[J]. 刘保东,胥睿,李祖硕,陈海波. 中国铁道科学. 2017(03)
[10]单箱多室波形钢腹板组合箱梁斜拉桥抗剪特性研究[J]. 陈立生,叶智勇,赵国强,顾萍. 桥梁建设. 2017(02)
博士论文
[1]变截面波形钢腹板PC组合箱梁桥结构性能研究[D]. 贾慧娟.东南大学 2015
[2]波形钢腹板组合箱梁桥的力学性能分析与试验研究[D]. 冀伟.兰州交通大学 2013
[3]基于能量原理的薄壁箱梁剪力滞理论与试验研究[D]. 罗旗帜.湖南大学 2005
硕士论文
[1]单箱双室波形钢腹板PC组合箱梁桥抗扭性能分析[D]. 彭武.华东交通大学 2017
[2]大跨度波形钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥受力性能分析[D]. 肖雄.西南交通大学 2017
[3]正弦波纹腹板H型钢梁腹板几何参数的优化研究[D]. 李慧然.西南石油大学 2016
[4]波纹钢腹板曲线箱梁的扭转性能研究[D]. 田宝升.东南大学 2016
[5]波形钢腹板部分斜拉桥力学性能研究[D]. 李沛丰.东南大学 2016
[6]预制拼装波形钢腹板组合钢箱梁桥力学性能研究[D]. 张弛.东南大学 2016
[7]波形钢腹板PC箱梁桥的地震响应分析[D]. 崔爽.西南交通大学 2016
[8]朝阳大桥波形钢腹板PC组合箱梁承剪研究[D]. 戴杰吉.湖北工业大学 2016
[9]波形钢腹板组合箱梁手风琴效应理论研究[D]. 李勇.兰州交通大学 2016
[10]波形钢腹板箱型梁桥的静动力学性能研究[D]. 余世杰.长安大学 2015
本文编号：3697742
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