預(yù)應(yīng)力作用下箱梁剪力滯效應(yīng)的理論與實驗研究.pdf

1、現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁是預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)發(fā)展的象征。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋由于諸多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于交通建設(shè)領(lǐng)域，在我國取得的成就舉足輕重。本論文在國家自然科學(xué)基金《PC箱梁考慮預(yù)應(yīng)力作用效應(yīng)的剪力滯行為研究（51208242）》的資助下，針對預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，通過理論計算和模型實驗研究，研究了預(yù)應(yīng)力作用下箱梁剪力滯的分布規(guī)律。主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　（1）推導(dǎo)了一種剪力滯翹曲位移函數(shù)。PC箱梁偏心錨固于箱梁兩端的預(yù)應(yīng)力束筋會產(chǎn)生

2、一個作用于梁端的縱向軸向力和一個集中彎矩，根據(jù)這種受力特點，本文提出一個在集中彎矩作用下能反映PC箱梁上下翼板剪切變形差異的縱向翹曲位移函數(shù)，建立了一個能考慮箱梁剪力滯效應(yīng)的控制微分方程并結(jié)合典型邊界條件，得到應(yīng)力解答。根據(jù)理論推導(dǎo)結(jié)果研究了箱梁縱向的應(yīng)力分布規(guī)律，并將解析解與有限元數(shù)值模擬解進行對比驗證，兩者相互吻合較好，說明本文縱向翹曲位置函數(shù)的選取合理，推導(dǎo)公式可行且具有很高精度。
　　（2）分析了軸向力不產(chǎn)生剪力流的力學(xué)機

3、理。預(yù)應(yīng)力束筋在跨內(nèi)根據(jù)應(yīng)力分布不同，布束形式有曲線布束、折線布束和直線布束，前兩者將在上下翼板中產(chǎn)生剪力流，進而產(chǎn)生剪力滯效應(yīng)，后者產(chǎn)生剪力滯的機制較為復(fù)雜。直線布束產(chǎn)生的軸向力在向梁內(nèi)傳遞的過程中，在作用點附近有局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力傳遞經(jīng)過一段距離之后，將會成為平面應(yīng)力狀態(tài)，不產(chǎn)生剪力流，因此軸向力不產(chǎn)生剪力滯效應(yīng)。偏心錨固的彎矩相當(dāng)于施加在梁端的集中彎矩，在此集中彎矩作用下，梁端一定范圍內(nèi)的橫截面會有應(yīng)力不均勻分布的情況。

4、>　?。?）進行了有機玻璃縮尺箱梁模擬實驗。當(dāng)預(yù)應(yīng)力束筋橫向作用位置改變時，梁內(nèi)應(yīng)力分布會發(fā)生變化。梁端至Le范圍內(nèi)剪力滯現(xiàn)象明顯（Le約等于兩腹板之間的橫向間距），越靠近梁端，剪力滯現(xiàn)象越明顯，剪力滯系數(shù)最大值為3，在梁端處。在 Le至跨中范圍內(nèi)，縱向應(yīng)力實際值與初等梁應(yīng)力解一致，不存在剪力滯效應(yīng)。
　?。?）模擬進行了預(yù)應(yīng)力作用下的單箱單室箱梁實驗。當(dāng)單箱單室箱梁受到偏心對稱軸向力作用時，剪力滯效應(yīng)主要發(fā)生在梁體兩端距離作用點

5、一倍梁寬范圍內(nèi)，橫截面縱向應(yīng)力不均勻現(xiàn)象比較劇烈;在一倍梁寬范圍外，各應(yīng)力值接近于基于初等梁理論應(yīng)力值，L/4跨截面存在微弱剪力滯效應(yīng)，跨中完全不產(chǎn)生剪力滯效應(yīng)。當(dāng)軸向力作用在頂板時，頂板剪力滯效應(yīng)明顯，底板應(yīng)力不均勻現(xiàn)象弱于頂板；當(dāng)軸向力作用在底板時，底板剪力滯效應(yīng)比作用于頂板明顯。當(dāng)預(yù)應(yīng)力束筋位置發(fā)生改變時，箱梁截面的剪力滯效應(yīng)明顯不同，差異較大，且存在負(fù)剪力滯現(xiàn)象，各截面應(yīng)力峰值位置也有變化。
　?。?）模擬進行了預(yù)應(yīng)力作用

6、下的單箱雙室箱梁實驗。單箱雙室箱梁比起單箱單室箱梁構(gòu)造更加復(fù)雜，箱梁力學(xué)空間效應(yīng)更加明顯，在軸向力作用下，力學(xué)行為有新的特點。雙室箱梁發(fā)生剪力滯效應(yīng)的范圍比單室更廣，L/8跨截面剪力滯效應(yīng)劇烈，L/4跨截面剪力滯效應(yīng)仍存在，跨中不存在剪力滯效應(yīng)。當(dāng)在頂板布束時，頂板剪力滯效應(yīng)明顯，底板應(yīng)力不均勻現(xiàn)象弱于頂板；當(dāng)軸在底板布束時，底板剪力滯效應(yīng)比作用于頂板明顯。當(dāng)布束位置發(fā)生改變時，箱梁截面剪力滯效應(yīng)隨之發(fā)生改變，總體來看，跨中應(yīng)力基本不變