鋼-混結(jié)合加勁梁懸索橋剪力滯分析及模型簡化.pdf

1、鋼-混結(jié)合梁因其能充分利用混凝土和鋼材性能的特點(diǎn)及能夠解決鋼梁橋面鋪裝易破損難題的優(yōu)勢，現(xiàn)已應(yīng)用于大跨度懸索橋中。目前采用該加勁梁形式的懸索橋較少，我們對于結(jié)合梁截面在這種大跨度柔性橋梁中的剪力滯效應(yīng)的認(rèn)識及研究仍很有限。研究主要工作詳述如下:
　　1.借助兩個鋼-混結(jié)合梁實(shí)橋算例，分析討論小縱梁、橫梁對截面剪力滯效應(yīng)的影響，研究結(jié)合梁模型合理簡化的依據(jù);
　　2.利用大型通用有限元計(jì)算軟件ANSYS建立鸚鵡洲長江大橋的精細(xì)

2、模型，并驗(yàn)證了其合理性;利用橋梁非線性分析系統(tǒng)(BNLAS)建立桿系模型，確定活載下加勁梁的彎矩最不利截面及其影響線;
　　3.根據(jù)最不利截面位置及其彎矩影響線，選取9種荷載工況進(jìn)行最不利布載;根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，討論了荷載橫向作用位置對剪力滯的影響，分析了將荷載等效作用于鋼主梁上的可行性;
　　4.在選取了合適的剪滯翹曲位移后，采用變分法得到了U.L.列式下的鋼-混結(jié)合梁的彈性剛度矩陣、初應(yīng)力剛度矩陣、等效節(jié)點(diǎn)荷載向量;提

3、出了一種適用于各類梁單元在幾何非線性分析中扣除位移增量中剛體位移的方法;
　　5.考慮到ANSYS軟件的通用性和強(qiáng)大的前后處理能力，根據(jù)推導(dǎo)的結(jié)構(gòu)相關(guān)矩陣和UPFs功能，編寫了能夠考慮幾何非線性和翼緣板剪力滯效應(yīng)影響的鋼-混結(jié)合梁單元;與ANSYS精細(xì)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了此單元的精度，并通過新單元分析了考慮剪滯效應(yīng)后的主梁內(nèi)力分布。
　　針對鋼-混結(jié)合梁在荷載作用下橋面板縱向應(yīng)力分布規(guī)律的研究表明:結(jié)合梁模型簡化時，

4、可不考慮小縱梁的影響，但橫梁在一定區(qū)域內(nèi)對剪力滯效應(yīng)影響較大，不可忽略;在分析截面剪滯效應(yīng)時，將對稱荷載等效地施加于鋼梁處，能滿足應(yīng)力計(jì)算要求;分析偏載時的應(yīng)力極值可按對稱荷載加載，但需要乘以放大系數(shù)，系數(shù)可近似取比擬正交異性板法求得的橫向分布系數(shù)的2倍;考慮剪力滯影響后的加勁梁，同種荷載工況作用下其軸力、剪力變化很小，彎矩變化較大，反彎點(diǎn)、極值點(diǎn)保持不變;基于能量變分法的剪力滯單元，對于懸索橋加勁梁剪力滯求解具有概念清楚、高效、適用性