大寬跨比正交異性板魚腹式多室薄壁箱梁結(jié)構(gòu)受力性能和試驗(yàn)研究.pdf

1、本文以某跨線橋的實(shí)際工程——大寬跨比正交異性板魚腹式薄壁鋼箱梁為研究對(duì)象，在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，通過大比例模型試驗(yàn)與三維精細(xì)化有限元分析，系統(tǒng)地研究了該結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，探討了在分析此類結(jié)構(gòu)不同問題時(shí)與之相適應(yīng)的簡(jiǎn)化分析計(jì)算方法。論文的主要工作如下:
　　首次進(jìn)行了大寬跨比正交異性板魚腹式薄壁箱梁橋的大比例有機(jī)玻璃模型試驗(yàn)研究，系統(tǒng)測(cè)試了結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)性能;通過試驗(yàn)結(jié)果和兩種有限元模型計(jì)算值的對(duì)比分析，揭示了此類復(fù)雜結(jié)構(gòu)的整

2、體力學(xué)性能。比較了腹板和橫隔板間頂板和底板應(yīng)力分布狀態(tài)，得到了該結(jié)構(gòu)控制截面的正應(yīng)力分布規(guī)律。為此類結(jié)構(gòu)在工程上的推廣應(yīng)用提供了參考依據(jù)。
　　基于最小勢(shì)能原理，假定剪力滯翹曲函數(shù)為余弦函數(shù)模式，利用能量變分原理，推導(dǎo)出單箱多室（奇數(shù)）薄壁箱梁剪力滯控制微分方程和邊界條件，并給出了微分方程的解析表達(dá)式;結(jié)合大比例有機(jī)玻璃模型，建立了全橋精細(xì)化三維有限元模型，通過數(shù)值分析、解析解與模型試驗(yàn)，對(duì)比分析了單箱五室兩跨連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)的頂?shù)装?/p>

3、的剪力滯系數(shù)的分布規(guī)律，并首次研究了斜曲邊腹板對(duì)多室箱梁剪滯效應(yīng)的貢獻(xiàn)。
　　以薄板的平面應(yīng)力問題和薄板彎曲問題為對(duì)象，將帶有縱向加勁肋的薄壁箱梁結(jié)構(gòu)正交異性板換算為等厚度材料正交異性板，選取四節(jié)點(diǎn)矩形單元，構(gòu)造出一種新的考慮材料正交異性的四節(jié)點(diǎn)位移形有限元列式，通過算例驗(yàn)證了計(jì)算方法的可靠性，本文計(jì)算方法可方便地納入位移法通用有限元程序系統(tǒng)中。
　　從鋼箱梁與鋪裝結(jié)構(gòu)一體化的角度出發(fā)，展開鋼箱梁與鋪裝層相互作用的局部力學(xué)性

4、能分析。以最不利工況為基礎(chǔ)，討論通過改變影響橋面鋪裝結(jié)構(gòu)性能的參數(shù):鋼橋面板厚度、鋼纖維混凝土鋪裝層厚度、瀝青混凝土鋪裝層厚度及鋼橋面項(xiàng)板加勁肋密度等，通過精細(xì)化局部三維有限元數(shù)值模型，分析了鋼橋面板和鋼纖維混凝土鋪裝層的變形、應(yīng)力（應(yīng)變）隨各參數(shù)變化的規(guī)律。給出了各參數(shù)的合理取值界限。
　　基于梁格法的優(yōu)化理論，以結(jié)構(gòu)的單位長(zhǎng)度用鋼量為目標(biāo)函數(shù)。把橫隔板間距、橫隔板厚度、橫隔板高度、加勁肋高度、加勁肋厚度、加勁肋數(shù)量和橋面板厚度