混凝土箱梁截面剪力滯效應和偏載效應分析

《混凝土箱梁截面剪力滯效應和偏載效應分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。

1、混凝土箱梁截面剪力滯效應和偏載效應分析摘要：混凝土箱形截面梁整體性好，抗扭剛度大，外形流暢美觀，而且現(xiàn)澆混凝土箱梁能夠適應各種線形要求，因而在現(xiàn)代橋梁建設中得到廣泛應用，其中混凝土連續(xù)箱梁最為常見。為了總結(jié)這兩種效應的特點和規(guī)律，采用實體有限元建立了全橋模型，計算了中載和偏載情況下連續(xù)梁橋的截面正應力分布，對以上兩種效應進行分析，并考慮了關(guān)鍵參數(shù)寬跨比的影響效應。在此基礎上，對設計中存在的不安全因素及其計算方法提出建議。關(guān)鍵詞：混凝土箱梁截面；剪力滯效應；偏載效應中圖分類號：TV331文獻標識碼：A引言隨著現(xiàn)代交通的發(fā)展，交通量的需求較大，主線橋梁的車道較寬，但通?？鐝讲⒉淮?，多跨連續(xù)箱梁橋應

2、用較多。同時，出于對交通視野的要求，箱梁的高度都不會很大，于是箱梁型式表現(xiàn)為兩端大懸臂、較大寬高比、寬跨比的特點。由于箱形梁屬于空間結(jié)構(gòu)，其受力呈現(xiàn)空間上的變化，尤其當寬高比、寬跨比較大的情況下，與初等梁的平截面假定條件相差就會越來越遠，計算結(jié)果出現(xiàn)明顯差異。計算中需要嚴格控制的截面正應力，在橫截面上的分布并不是像初等梁計算解得的一樣是橫向均勻、豎向線性變化的，加之其作為結(jié)構(gòu)受力驗算的重要分量對結(jié)構(gòu)計算安全的影響至關(guān)重要，所以對其求解也力求精確安全。本文就是基于箱梁受力空間效應前提下對混凝土箱梁截面剪力滯效應和偏載效應做一個簡單的分析和探討。一、截面正應力分析作用在箱梁上的荷載，既可以是對稱荷

3、載，也可以是非對稱偏心荷載，須分開考慮其影響，偏心荷載的作用，會使箱梁既產(chǎn)生對稱彎曲又產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，箱梁在非對稱荷載作用下的變形與位移，可以劃分為四種基本狀態(tài)：縱向彎曲、橫向彎曲、扭轉(zhuǎn)及翹曲（即畸變）。由以上幾種狀態(tài)可推得，在荷載作用下，橫截面上的正應力由以下幾部分組成：其中，oM是由縱向彎曲產(chǎn)生的應力，oW是由約束扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的應力，odW是畸變產(chǎn)生的應力，一般來講，當箱梁的壁厚較大，而橫隔梁作用較強時，畸變的影響是很小的，在一般常用的混凝土箱梁中，其貢獻的應力成分并不大。所以，本文討論內(nèi)容的影響實際主要來自縱向彎曲和約束扭轉(zhuǎn)?；跅U系模型的常用有限元計算，只能得到縱向彎曲正應力oM,所以在此基礎上

4、，通過引入計算系數(shù)的方式考慮受力體系的空間效應。如通過考慮翼緣的有效分布寬度計入剪力滯效應，通過乘以活載偏心增大系數(shù)考慮偏心荷載效應。在這種情況下，對剪力滯效應和偏心效應的統(tǒng)計就顯得尤為重要。本文通過利用有限元軟件建立連續(xù)箱梁的整體實體模型，對中載和偏載作用下箱梁橫截面的正應力進行計算，根據(jù)計算結(jié)果分析了橫截面上的正應力分布形態(tài)，討論了寬箱梁中存在的剪力滯效應和偏載效應的影響程度和影響因素。二、以某工程為例搭建計算模型某施工工程為3x30m三跨標準預應力混凝土連續(xù)箱梁橋。箱梁頂板寬17.5m,厚25cm；底板寬12.5m,厚22cm；梁高等截面為1.8m。這種斷面型式的應用非常廣泛，具有較強的

5、通用性。本文研究的內(nèi)容屬十箱梁的空間受力特性，所以對空間影響最大的維度包括箱梁的寬、高以及跨徑都應該是敏感參數(shù)。為了簡化考慮這些參數(shù)的影響，在1?8m梁高的情況下，總共涉及了13.5m.17.5m.21ni三種橋面寬度(B)和20m、25m、30m三種計算跨徑(L)。在此基礎上對計算結(jié)果進行對比，總結(jié)規(guī)律。三、剪力滯效應分析剪力滯效應在箱梁中是普遍存在的，是由于剪力流在橫向傳遞過程中存在的滯后現(xiàn)象，導致正應力在板中水平方向的分布不均勻。在主梁不同的位置由于受力不同會存在正剪力滯和負剪力滯現(xiàn)象，定義剪力滯效應的參數(shù)為剪力滯系數(shù)，定義如下：其中分母是按照初等梁理論算出的應力，分子為實際截面應力。剪

6、力滯的影響程度不同，但是跨寬比小，上下板的慣性矩與整個箱截面慣矩之比較大的連續(xù)箱梁支點處的影響尤其嚴重。規(guī)范中通過定義有效分布寬度的形式考慮剪力滯效應的影響，考慮的影響參數(shù)包括腹板間翼緣實際寬度和理論跨徑，同時一重點對支點附近和跨中區(qū)域進行了區(qū)分。此處主要對支點上頂板和跨中頂?shù)装逄幍募袅禂?shù)進行了對比，計算了以下五種況況考慮空間尺寸的影響：A：跨徑30m,橋?qū)?7.5m；B：跨徑25m,橋?qū)?7.5m；C：跨徑20m,橋?qū)?7.5m；D：跨徑30m,橋?qū)?3.5m；E：跨徑30m,橋?qū)?1m。表1所示為不同土況下由自重荷載計算的箱梁頂?shù)装遄畲蠹袅禂?shù)。其中1為中跨跨中頂板、2為中跨跨中底板

7、、3為支座處頂板、4為邊跨跨中頂板、5為邊跨跨中底板。由表1可知，中跨跨中的剪力滯效應要明顯高于邊跨跨中，而跨中支座處的剪力滯最大；底板的剪力滯系數(shù)一般比頂板的要大；表面上隨著A,B,C橋?qū)捲黾?，剪力滯效應增大，實際上通過土況D和E的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，真正起控制作用的是寬跨比B/L寬跨比越大，剪力滯系數(shù)就越大。圖2給出了A,B,C三種工況下中邊跨跨中頂?shù)装宓募袅禂?shù)分布，其中豎向虛線標示的是腹板中心