鋼筋混凝土箱梁非線性分析及剪滯、剪切效應(yīng)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(yīng)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(xué)性能,且與剪滯及剪切變形效應(yīng)互相影響。
　　本文針對影響鋼筋混凝土箱梁力學(xué)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(gòu)關(guān)系、混凝土開裂導(dǎo)致的截面剛度變化等,圍繞鋼筋混凝土箱梁結(jié)構(gòu)分析的非線性有限段

2、法進(jìn)行了研究。
　　設(shè)計了鋼筋混凝土箱梁剪滯效應(yīng)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(guān)系,獲得了箱梁截面縱向應(yīng)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(yīng),為鋼筋混凝土箱梁的理論研究奠定了試驗基礎(chǔ)。
　　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(yīng),并編制了相應(yīng)的

3、FORTRAN語言程序EBOX。
　　基于混凝土及鋼筋非線性本構(gòu)關(guān)系,建立了鋼筋混凝土箱梁分層有限段模型,將應(yīng)力不均勻系數(shù)引入該有限段模型以考慮單元內(nèi)沿長度方向鋼筋應(yīng)力的不均勻分布及受拉剛化效應(yīng),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(yīng),且具有計算量小,精度較高的特點(diǎn)。程序RCBB計算結(jié)果與試驗結(jié)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(yīng)的影響大于剪滯效應(yīng)的影響。
　　利用所編有限段法計算程序,分析了荷載形式、結(jié)構(gòu)體系、配筋量及材料非線性對剪滯、剪切效應(yīng)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(yīng)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(yīng)及材料非線性的相互影響進(jìn)行了分析,得出了一些有助于工程應(yīng)用的結(jié)論。
　　對鋼筋混凝土箱梁進(jìn)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(jìn)行鋼筋混凝土箱梁整截面工作階段應(yīng)力計算的方法,并基于能量原理分析了縱筋剪切應(yīng)變能對截面縱向應(yīng)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(jī)玻璃懸臂箱梁及