單箱三室箱梁在正對(duì)稱荷載作用下局部畸變效應(yīng)的理論研究.pdf

1、薄壁箱形截面梁在客運(yùn)專線中的廣泛使用，使得局部畸變效應(yīng)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力分析越來(lái)越受人們重視。從理論推導(dǎo)和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合對(duì)單箱三室箱梁在正對(duì)稱荷載作用下基于閉口薄壁桿件理論的局部畸變效應(yīng)的相關(guān)問(wèn)題，進(jìn)行了大量對(duì)比分析及研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）針對(duì)單箱三室箱梁在中腹板對(duì)稱加載模式和邊腹板對(duì)稱加載模式來(lái)研究正對(duì)稱作用下的受力情況。通過(guò)將單箱三室箱梁在中腹板對(duì)稱加載模式下的荷載分解可看出，箱梁截面總體可看做約束扭轉(zhuǎn)、

2、畸變效應(yīng)與剪力滯效應(yīng)的組合變形；本文通過(guò)截開(kāi)單箱三室箱形梁截面，截開(kāi)后單室截面上的畸變豎向荷載與等效荷載計(jì)算公式利用截面剪力流平衡來(lái)推導(dǎo)出，以此為基礎(chǔ)利用彈性地基比擬法可得到中腹板對(duì)稱模式下單箱三室截面的約束扭轉(zhuǎn)、畸變效應(yīng)與剪力滯效應(yīng)等組合變形下的應(yīng)力；而邊腹板對(duì)稱加載模式下的單箱三室箱梁可通過(guò)荷載分解成中腹板對(duì)稱加載模式進(jìn)行計(jì)算。
　?。?）針對(duì)單箱三室截面的簡(jiǎn)支梁和懸臂梁在中腹板對(duì)稱加載模式下，數(shù)值模型采用ANSYS中SHEL

3、L63單元建立。數(shù)值解是通過(guò)疊加數(shù)值模型中提取的應(yīng)力值得到的，并對(duì)畸變縱向應(yīng)力及畸變橫向應(yīng)力解析解與數(shù)值解分別從①橫向：不同截面各關(guān)鍵點(diǎn)部位；②縱向：各關(guān)鍵點(diǎn)部位沿跨度方向上的分布等兩方面進(jìn)行了大量的對(duì)比分析，結(jié)論如下：解析解和數(shù)值解無(wú)論從數(shù)值還是變化規(guī)律均基本吻合，證實(shí)了本文中相關(guān)理論推導(dǎo)是正確性與精確性。
　?。?）針對(duì)單箱三室箱梁在邊腹板對(duì)稱加載模式下，利用荷載分解的方法將其等效成中腹板對(duì)稱加載模式，單箱三室箱形梁截面局部畸

4、變縱向應(yīng)力及畸變橫向應(yīng)力的解析解與數(shù)值解進(jìn)行了對(duì)比分析，分析結(jié)果表明，解析解和數(shù)值解基本吻合，同時(shí)說(shuō)明，中腹板對(duì)稱加載模式與邊腹板對(duì)稱加載模式利用荷載分解的方法相互等效的方法是可行的，同時(shí)也證明了本文相關(guān)理論推導(dǎo)的正確性。
　?。?）本文中引入了畸變率的概念為了更加清晰的反映畸變應(yīng)力占考慮剪力滯效應(yīng)的彎曲應(yīng)力的比值的大小。通過(guò)對(duì)截面畸變率的分析得到結(jié)論如下：?jiǎn)蜗淙医孛孀畲蟮幕兟食霈F(xiàn)在頂板懸臂部位，而畸變率最小的部位為頂板和邊腹

5、板交接處。中腹板對(duì)稱加載模式下，簡(jiǎn)支梁L/2截面最小畸變率為15.21％，最大畸變率為43.7%；懸臂梁L/8截面最小畸變率為12.52%，最大畸變率為70.57%。邊腹板對(duì)稱加載模式下，簡(jiǎn)支梁L/2截面最小畸變率為6.42%，最大畸變率為22.4%；懸臂梁L/8截面最小畸變率為6.85%，最大畸變率為38.83%。結(jié)果表明，單箱三室箱梁在正對(duì)稱加載模式下個(gè)別部位畸變率相對(duì)較大，在結(jié)構(gòu)計(jì)算中應(yīng)予以重視，同時(shí)，正對(duì)稱荷載作用下荷載在橫截面