曲線薄壁箱梁橋的空間靜力與時效分析.pdf

1、曲線箱形梁橋具有抗扭剛度大、經濟性好、外形美觀等優(yōu)點，是高速公路立交匝道、城市高架橋常用的結構型式。由于曲率的存在，曲線梁橋的力學行為比直線梁橋復雜，計算難度也較直線梁橋大。隨著大跨度曲線箱梁橋的日益增多，截面構造呈現(xiàn)出變曲率、變高度的特點，迫切需要一個能充分反映曲線箱梁拉、壓、彎、扭、翹曲和畸變等復雜受力狀態(tài)，同時又能計算橋梁結構逐步施工過程和收縮徐變效應的分析理論和計算程序。本文針對變曲率、變梁高的曲線箱梁橋，深入系統(tǒng)地開展了空間靜

2、力分析和混凝土收縮徐變時效分析的研究，建立了復雜受力狀態(tài)下曲線箱梁的計算模型，編制了能實現(xiàn)混凝土收縮徐變效應分析的曲線箱梁橋有限元程序。主要研究內容如下： 1．針對具有豎直對稱軸的矩形斷面變曲率箱梁，考慮了撓曲剪切應變和曲梁剪心和形心分離的影響，推導了變曲率箱梁的平衡方程；通過箱梁內任一點的位移方程和內力一位移關系，推導了考慮曲梁剪心和形心分離的變曲率箱梁的撓曲扭轉控制微分方程。研究結果表明，曲率半徑越小，剪心和形心分離對扭轉角

3、的影響越大。 2．分析了引起曲線橋梁正應力在橫橋向分布不均勻的原因：除了翹曲和畸變引起正應力分布不均勻以外，由于寬度方向的曲率變化對箱梁豎向撓曲轉角的影響，彎曲變形后的曲線箱梁的截面已不再符合平截面假定，截面上各點的彎曲正應力與該點的曲率半徑的平方成反比，內側縱向彎曲正應力大于外側正應力。彎曲和翹曲扭轉引起的內外側應力分布不均勻通常是相反的。當曲軸線半徑與箱梁寬度比小于 10 時，必須考慮曲率沿橫向變化的影響。 3．建立

4、適合于變高度曲線箱梁的曲線坐標系，推導了變曲率、變高度箱梁彎曲、翹曲扭轉和畸變的位移方程和應變一位移關系式，提出了具有一個豎直對稱軸的變高度變曲率曲線箱梁的薄壁曲梁空間分析有限元方法。推導中除考慮曲率變化、截面形心和剪切中心分離、梁的橫向剪切變形影響等因素外，還考慮了曲率沿橫向變化對豎向撓轉角的影響。為了計算單元內的曲率和梁高，有限元的形函數(shù)也同時作為曲率和梁高在單元內變化的插值函數(shù)。 4．根據(jù)積分中值定理，推導了增量時間段中點