波形鋼腹板PC箱梁橋的動力特性分析與沖擊系數(shù)研究

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 波形鋼腹板預應力混凝土組合橋梁的發(fā)展與應用 1
1.1.1 傳統(tǒng)PC箱梁存在的問題及波形鋼腹板PC箱梁的提出 1
1.1.2 波形鋼腹板PC箱梁橋的特點 2
1.1.3 波形鋼腹板PC箱梁橋在國外的發(fā)展與應用 3
1.1.4 波形鋼腹板PC箱梁橋在國內(nèi)的發(fā)展與應用 6
1.2 波形鋼腹板PC箱梁在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 9
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 9
1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 12
1.2.3 國內(nèi)外研究存在的問題 20
1.3 研究意義 21
1.4 本書的主要研究工作 22
參考文獻 24
第2章 波形鋼腹板組合箱梁的試驗研究 31
2.1 試驗方案設計 31
2.1.1 試驗研究的目的 31
2.1.2 試驗方案設計的基本思想 31
2.1.3 試驗材料的選取 32
2.2 試驗梁的基本尺寸、構造及制作 32
2.2.1 試驗梁的基本尺寸 32
2.2.2 波形鋼腹板與混凝土上、下翼板的連接 33
2.2.3 波形鋼腹板與橫隔板的連接 35
2.2.4 試驗梁的澆筑施工 36
2.2.5 體外預應力鋼筋以及錨固塊 37
2.3 波形鋼腹板兩跨連續(xù)箱梁的試驗測試 39
2.3.1 靜力荷載加載工況 39
2.3.2 應變測試截面及測點布置 40
2.3.3 撓度測試截面及測點布置 41
2.3.4 靜載試驗測試 41
2.3.5 動力特性測試 46
2.4 波形鋼腹板簡支箱梁的試驗測試 49
2.4.1 靜載試驗測試 49
2.4.2 動力特性測試 49
2.5 試驗研究結論 50
參考文獻 50
第3章 波形鋼腹板兩跨連續(xù)箱梁的剪力滯效應分析 52
3.1 基于能量變分原理的基本假定 52
3.2 控制微分方程的建立及求解 53
3.2.1 體系總勢能的表達式 53
3.2.2 控制微分方程的建立及求解 55
3.3 波形鋼腹板兩跨連續(xù)箱梁在集中荷載作用下的剪力滯系數(shù) 56
3.4 波形鋼腹板兩跨連續(xù)箱梁在均布荷載作用下的剪力滯系數(shù) 58
3.5 波形鋼腹板組合箱梁的空間有限元模型建立 59
3.6 算例 60
3.6.1 集中荷載作用下波形鋼腹板兩跨連續(xù)箱梁的剪力滯系數(shù)分析 60
3.6.2 均布荷載作用下波形鋼腹板兩跨連續(xù)箱梁的剪力滯系數(shù)分析 62
3.6.3 剪力滯系數(shù)分析對比 63
3.7 本章小結 64
參考文獻 65
第4章 剪力滯和剪切變形影響下波形鋼腹板組合箱梁的撓度分析 66
4.1 波形鋼腹板剪切模量的修正公式 66
4.2 基于能量變分原理的撓度計算公式推導 67
4.2.1 基本假定 67
4.2.2 基本方程的推導 68
4.2.3 均布荷載作用下波形鋼腹板簡支箱梁的撓度計算公式 70
4.2.4 均布荷載作用下波形鋼腹板兩跨連續(xù)箱梁的撓度計算公式 71
4.2.5 兩跨跨中集中荷載作用下波形鋼腹板兩跨連續(xù)箱梁的撓度計算公式 73
4.3 算例 76
4.3.1 均布荷載作用下波形鋼腹板簡支箱梁的撓度分析 76
4.3.2 均布荷載作用下波形鋼腹板兩跨連續(xù)箱梁的撓度分析 84
4.3.3 兩跨跨中集中荷載作用下波形鋼腹板兩跨連續(xù)箱梁的撓度分析 92
4.4 本章小結 100
參考文獻 101
第5章 波形鋼腹板PC簡支箱梁橋的彎曲振動頻率分析與試驗研究 102
5.1 波形鋼腹板剪切模量的修正公式 103
5.2 彎曲振動方程的建立 103
5.2.1 能量變分原理的基本假定 103
5.2.2 彎曲振動的控制微分方程和自然邊界條件 103
5.2.3 波形鋼腹板PC箱梁橋結構彎曲振動方程的解 105
5.3 試驗梁的制作與有限元模型 107
5.4 驗證 108
5.5 本章小結 109
參考文獻 109
第6章 多跨等截面波形鋼腹板PC連續(xù)箱梁橋彎曲振動頻率的計算 111
6.1 波形鋼腹板的形狀構造與剪切模量修正 111
6.2 多跨等截面波形鋼腹板連續(xù)梁自由振動方程的解 112
6.3 算例驗證 113
6.3.1 室內(nèi)模型試驗梁驗證 113
6.3.2 已建等截面波形鋼腹板PC連續(xù)箱梁橋驗證 115
6.4 參數(shù)分析 116
6.4.1 寬跨比的影響 117
6.4.2 波形形狀的影響 118
6.4.3 與現(xiàn)行規(guī)范比較 118
6.5 本章小結 119
參考文獻 119
第7章 波形鋼腹板PC簡支箱梁橋的扭轉振動頻率分析 121
7.1 箱梁的扭轉振動理論 121
7.2 波形鋼腹板PC箱梁的扭轉截面特性 124
7.2.1 波形鋼腹板PC箱梁扭轉常數(shù)計算 124
7.2.2 波形鋼腹板PC箱梁的極慣性計算 124
7.2.3 波形鋼腹板組合箱梁的扇形慣性矩計算 125
7.3 模型試驗梁的制作與動力特性測試 125
7.3.1 試驗梁的制作 125
7.3.2 動力特性測試 126
7.4 波形鋼腹板PC箱梁橋的三維有限元模型 127
7.5 計算結果對比分析 127
7.6 本章小結 128
參考文獻 129
第8章 裝配式波形腹板鋼箱-混凝土組合梁橋動力特性分析與試驗研究 130
8.1 波形腹板鋼箱-混凝土組合梁橋單元剛度矩陣的建立 131
8.1.1 基本假定 131
8.1.2 波形腹板鋼箱-混凝土組合梁橋總勢能的計算 132
8.1.3 波形腹板鋼箱-混凝土組合梁橋單元剛度矩陣的推導 133
8.1.4 波形腹板鋼箱-混凝土組合梁橋單元質(zhì)量矩陣 135
8.1.5 波形腹板鋼箱-混凝土組合梁橋自振特性的求解原理 135
8.2 實橋試驗與有限元模型 135
8.2.1 在建實橋動力特性試驗 135
8.2.2 有限元模型的建立 137
8.3 計算結果對比分析 138
8.4 結構參數(shù)對動力特性的影響 139
8.4.1 鋼底板厚度對自振頻率的影響 139
8.4.2 波形鋼腹板厚度對自振頻率的影響 140
8.4.3 波形鋼腹板型號對自振頻率的影響 141
8.5 本章小結 142
參考文獻 142
第9章 波形鋼腹板PC箱梁橋的車橋耦合振動分析及動力沖擊系數(shù)計算 144
9.1 標準車輛模型的建立 145
9.2 路面平整度模擬 146
9.3 車橋耦合方程的建立 147
9.4 算例 148
9.5 動力方程的求解和沖擊系數(shù)計算 149
9.6 我國規(guī)范和相關文獻所得動力沖擊系數(shù) 150
9.7 結果分析 151
9.7.1 不同路面平整度下動力沖擊系數(shù)的均值與現(xiàn)行規(guī)范值對比 151
9.7.2 車速對動力沖擊系數(shù)的影響 152
9.7.3 動力沖擊系數(shù)超規(guī)范工況數(shù)和超規(guī)范百分比統(tǒng)計 153
9.8 本章小結 154
參考文獻 155
第10章 波形鋼腹板PC簡支箱梁橋局部與整體動力沖擊系數(shù)的計算分析 156
10.1 波形鋼腹板PC簡支箱梁橋的原型 157
10.2 車輛模型的建立 158
10.3 路面平整度模擬 158
10.4 車橋耦合方程的建立 159
10.5 動力沖擊系數(shù)的計算與分析 160
10.5.1 工況設定 160
10.5.2 行車速度與動力沖擊系數(shù)的關系 161
10.5.3 路面平整度與動力沖擊系數(shù)的關系 163
10.5.4 與規(guī)范的比較 164
10.6 本章小結 165
參考文獻 165