單箱多室波形鋼腹板曲線箱梁橋的扭轉(zhuǎn)性能分析.pdf

1、本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，對(duì)單箱多室波形鋼腹板組合截面曲線箱梁橋約束扭轉(zhuǎn)性能進(jìn)行探究，分析時(shí)主要面臨兩大問(wèn)題，一是波形鋼腹板曲梁的彎扭耦合效應(yīng)，理論過(guò)于復(fù)雜;二是相對(duì)于傳統(tǒng)使用的混凝土腹板，波形鋼腹板組合截面更易發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形和畸變變形。針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，本文基于曲梁基本理論、薄壁結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)理論以及有限元軟件進(jìn)行了相關(guān)探索，研究成果有如下幾點(diǎn):
　　(1)基于曲線梁的平衡方程，利用力學(xué)分解法，在允許范圍內(nèi)，將曲線箱梁簡(jiǎn)化為直線箱梁進(jìn)

2、行計(jì)算，并將這一方法運(yùn)用于波形鋼腹板曲線箱梁。對(duì)比曲梁理論精確解與簡(jiǎn)化方法近似解表明:兩端簡(jiǎn)支的波形鋼腹板曲線箱梁，當(dāng)圓心角在40°以內(nèi)時(shí)，簡(jiǎn)化分析方法適用。對(duì)于兩端固支的波形鋼腹板曲線箱梁，當(dāng)彎扭剛度比為1（或5、10、20、50）時(shí)，圓心角控制在45°(26°、17°、12°、8°)以內(nèi)，簡(jiǎn)化分析方法適用。
　　(2)基于薄壁結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)分析理論，推導(dǎo)單箱多室波形鋼腹板曲線箱梁橋的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)公式，比較理論解和有限元結(jié)果，表明:理論公

3、式有一定的精確性，約束扭轉(zhuǎn)主要產(chǎn)生的是約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，約束扭轉(zhuǎn)翹曲正應(yīng)力較小，但增大曲梁曲率會(huì)增加約束扭轉(zhuǎn)翹曲正應(yīng)力，這一點(diǎn)對(duì)于波形鋼腹板曲線箱梁橋要重點(diǎn)關(guān)注。
　　(3)基于“等代框架”力學(xué)模型，考慮曲率的影響，推導(dǎo)單箱多室波形鋼腹板曲線箱梁橋畸變效應(yīng)公式。對(duì)比理論解和有限元結(jié)果，研究結(jié)果表明:理論公式有一定的精確性;曲梁曲率是產(chǎn)生截面畸變效應(yīng)的不利因素。
　　(4)針對(duì)波形鋼腹板扁平箱梁，對(duì)比箱室數(shù)量對(duì)單箱多室波形鋼腹板

4、橋梁的影響。研究表明:箱室數(shù)量的增加對(duì)波形鋼腹板抗扭性能的提高較小，但對(duì)控制畸變變形有著很大的作用。
　　(5)設(shè)置波形鋼腹板的傾斜角可以提高波形鋼腹板的抗畸變剛度，有利于控制畸變變形。腹板傾斜角在小范圍內(nèi)對(duì)截面的畸變效應(yīng)影響不是很大，但當(dāng)傾斜角超過(guò)10°時(shí)，其抗畸變剛度的提高在10％以上。
　　(6)設(shè)置支座預(yù)偏心，可以改善波形鋼腹板曲線箱梁的扭矩分布，控制截面扭轉(zhuǎn)角，但截面的翹曲扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力會(huì)增大，這一點(diǎn)對(duì)波形鋼腹板較為不

5、利。
　　(7)無(wú)論是波形鋼腹板簡(jiǎn)支梁橋還是連續(xù)梁橋，在滿足抗彎承載力的要求下，體外預(yù)應(yīng)力束的布置一般會(huì)加劇截面上緣整體外翻的可能性，而體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束則可通過(guò)合理的線形達(dá)到抵抗扭矩的效果。
　　(8)對(duì)比不同腹板類型曲線箱梁畸變性能的差異。研究表明:波形鋼腹板的橫向抗彎性能高于平鋼腹板，波形鋼腹板抗畸變性能比平鋼腹板優(yōu)越，而混凝土腹板比前兩者抗畸變性能更優(yōu)越。
　　(9)利用ANSYS有限元軟件，揭示了橫隔板合理間距與曲