城市轨道交通下承式脊骨梁剪力滞效应研究

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城市轨道交通高架桥主要适用梁型为T梁、箱梁、槽型梁、下承式脊骨梁。目前国内外轨道交通高架桥大多采用T梁、箱梁,而对于槽型梁及下承式脊骨梁应用较少,尤其是下承式脊骨梁在国内尚无应用实例,国际上仅加拿大加尔各利轻轨选用此种梁型。下承式脊骨梁桥是一种新型的城市轨道交通高架桥,其主要优点是桥梁建筑高度低,不受跨度改变的影响。目前国内外对于下承式脊骨梁相关的研究很少,仅在文献的概述及展望中有所提及。由于下承式脊骨梁是小箱梁加大悬臂的结构,悬臂翼缘板特别长,作为梁的一部分,翼板将参与主梁的纵向弯曲,其横向剪力滞效应非常显著;同时悬臂板将板上的荷载横向传递给脊梁时产生横向弯曲,即还存在纵向剪力滞效应问题。本文参照箱梁设计理论中剪力滞效应的研究方法,对下承式脊骨梁的剪力滞效应进行研究,采用通用有限元软件ANSYS建立下承式脊骨梁的三维空间模型进行分析。主要内容包括:(1)通过对比SOLID185实体单元模型和SHELL93壳单元模型的分析结果,确定选择合理的有限单元建模。(2)研究下承式脊骨梁纵向受弯情况下的横向剪力滞效应,分析不同种类荷载、荷载不同作用位置对横向剪力滞效应的影响。在求得的剪力滞系数基础上进一步分析了下承式脊骨梁的横向有效分布宽度,初步给出了横向有效分布宽度的拟合公式。(3)研究下承式脊骨梁横向受弯情况下的纵向剪力滞效应,同样分析荷载种类、荷载作用位置对纵向剪力滞效应的影响。在求得的纵向剪力滞系数基础上进一步分析了下承式脊骨梁悬臂板的纵向有效分布宽度,给出纵向有效分布宽度的拟合公式。通过横向、纵向剪力滞效应分析,提出有效分布宽度的建议公式,为城市轨道交通高架桥下承式脊骨梁的设计提供参考。
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