波形鋼腹板組合曲線箱梁扭轉(zhuǎn)性能研究.pdf

1、波形鋼腹板組合箱梁具有自重輕、預(yù)應(yīng)力效率高、施工速度快等一系列優(yōu)點，與混凝土箱梁相比波形鋼腹板箱梁將混凝土腹板換成縱向剛度很小的波形鋼腹板，其抗剪剛度、抗扭剛度以及抗畸變剛度都有一定降低，即波形鋼腹板組合箱梁的截面扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較為突出。又由于曲線梁的彎扭耦合效應(yīng)，波形鋼腹板曲線箱梁的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)更為顯著。本文圍繞波形鋼腹板曲線箱梁的扭轉(zhuǎn)性能進行了理論研究及有限元分析。本文取得的主要研究成果如下:
　　(1)基于能量變分法建立了波形鋼腹板曲

2、線箱梁的控制微分方程，建立控制微分方程時考慮了波形鋼腹板的剪切應(yīng)變能，對于波形鋼腹板曲線箱梁的畸變效應(yīng)，結(jié)合波形鋼腹板的受力特點考慮了截面彎矩對畸變效應(yīng)的影響。采用伽遼金法得出了控制微分方程的求解解析式，并基于力法原理給出了波形鋼腹板曲線箱梁多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)的計算方法，最后基于能量法理論編寫了相應(yīng)的Matlab計算程序。最后通過一三跨連續(xù)波形鋼腹板曲線箱梁的算例驗證了計算理論的適用性。
　　(2)對比了本文能量法理論與曲桿結(jié)構(gòu)力學(xué)方法

3、的內(nèi)力計算結(jié)果，驗證了能量法計算理論的適用性。通過對比曲線梁與直線梁的內(nèi)力可得:對于均布荷載作用下的單跨曲線梁，當(dāng)圓心角小于39°時，其彎矩可按等跨度直線梁計算，當(dāng)圓心角小于17°時，曲線梁端部扭矩小于等跨度直線梁跨中彎矩的1/10;對于集中荷載作用下的單跨曲線梁，當(dāng)圓心角小于44°時，其彎矩可按等跨度直線梁計算，當(dāng)圓心角小于23°時，曲線梁端部扭矩小于等跨度直線梁跨中彎矩的1/10。
　　(3)基于能量法理論及有限元計算，以曲率

4、半徑和高跨比為參數(shù)，對波形鋼腹板組合曲線箱梁的變形進行了參數(shù)分析，結(jié)果表明:波形鋼腹板曲線箱梁考慮波形腹板剪切變形所產(chǎn)生的撓度增幅均在10％以上，故波形鋼腹板曲線箱梁的剪切變形不可忽略。波形鋼腹板曲線梁的剪切變形撓度增幅隨半徑和高跨比的增大而增大。波形鋼腹板曲線梁相比于等跨度直線梁變形增幅可達數(shù)倍，應(yīng)注意控制波形鋼腹板曲線梁的變形。
　　(4)通過能量法理論及有限元方法對波形鋼腹板曲線箱梁扭轉(zhuǎn)和畸變效應(yīng)進行了計算分析，分析結(jié)果表明