波形钢腹板PC箱梁桥的动力特性分析与冲击系数研究

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 波形钢腹板预应力混凝土组合桥梁的发展与应用 1
1.1.1 传统PC箱梁存在的问题及波形钢腹板PC箱梁的提出 1
1.1.2 波形钢腹板PC箱梁桥的特点 2
1.1.3 波形钢腹板PC箱梁桥在国外的发展与应用 3
1.1.4 波形钢腹板PC箱梁桥在国内的发展与应用 6
1.2 波形钢腹板PC箱梁在国内外的研究现状 9
1.2.1 国外研究现状 9
1.2.2 国内研究现状 12
1.2.3 国内外研究存在的问题 20
1.3 研究意义 21
1.4 本书的主要研究工作 22
参考文献 24
第2章 波形钢腹板组合箱梁的试验研究 31
2.1 试验方案设计 31
2.1.1 试验研究的目的 31
2.1.2 试验方案设计的基本思想 31
2.1.3 试验材料的选取 32
2.2 试验梁的基本尺寸、构造及制作 32
2.2.1 试验梁的基本尺寸 32
2.2.2 波形钢腹板与混凝土上、下翼板的连接 33
2.2.3 波形钢腹板与横隔板的连接 35
2.2.4 试验梁的浇筑施工 36
2.2.5 体外预应力钢筋以及锚固块 37
2.3 波形钢腹板两跨连续箱梁的试验测试 39
2.3.1 静力荷载加载工况 39
2.3.2 应变测试截面及测点布置 40
2.3.3 挠度测试截面及测点布置 41
2.3.4 静载试验测试 41
2.3.5 动力特性测试 46
2.4 波形钢腹板简支箱梁的试验测试 49
2.4.1 静载试验测试 49
2.4.2 动力特性测试 49
2.5 试验研究结论 50
参考文献 50
第3章 波形钢腹板两跨连续箱梁的剪力滞效应分析 52
3.1 基于能量变分原理的基本假定 52
3.2 控制微分方程的建立及求解 53
3.2.1 体系总势能的表达式 53
3.2.2 控制微分方程的建立及求解 55
3.3 波形钢腹板两跨连续箱梁在集中荷载作用下的剪力滞系数 56
3.4 波形钢腹板两跨连续箱梁在均布荷载作用下的剪力滞系数 58
3.5 波形钢腹板组合箱梁的空间有限元模型建立 59
3.6 算例 60
3.6.1 集中荷载作用下波形钢腹板两跨连续箱梁的剪力滞系数分析 60
3.6.2 均布荷载作用下波形钢腹板两跨连续箱梁的剪力滞系数分析 62
3.6.3 剪力滞系数分析对比 63
3.7 本章小结 64
参考文献 65
第4章 剪力滞和剪切变形影响下波形钢腹板组合箱梁的挠度分析 66
4.1 波形钢腹板剪切模量的修正公式 66
4.2 基于能量变分原理的挠度计算公式推导 67
4.2.1 基本假定 67
4.2.2 基本方程的推导 68
4.2.3 均布荷载作用下波形钢腹板简支箱梁的挠度计算公式 70
4.2.4 均布荷载作用下波形钢腹板两跨连续箱梁的挠度计算公式 71
4.2.5 两跨跨中集中荷载作用下波形钢腹板两跨连续箱梁的挠度计算公式 73
4.3 算例 76
4.3.1 均布荷载作用下波形钢腹板简支箱梁的挠度分析 76
4.3.2 均布荷载作用下波形钢腹板两跨连续箱梁的挠度分析 84
4.3.3 两跨跨中集中荷载作用下波形钢腹板两跨连续箱梁的挠度分析 92
4.4 本章小结 100
参考文献 101
第5章 波形钢腹板PC简支箱梁桥的弯曲振动频率分析与试验研究 102
5.1 波形钢腹板剪切模量的修正公式 103
5.2 弯曲振动方程的建立 103
5.2.1 能量变分原理的基本假定 103
5.2.2 弯曲振动的控制微分方程和自然边界条件 103
5.2.3 波形钢腹板PC箱梁桥结构弯曲振动方程的解 105
5.3 试验梁的制作与有限元模型 107
5.4 验证 108
5.5 本章小结 109
参考文献 109
第6章 多跨等截面波形钢腹板PC连续箱梁桥弯曲振动频率的计算 111
6.1 波形钢腹板的形状构造与剪切模量修正 111
6.2 多跨等截面波形钢腹板连续梁自由振动方程的解 112
6.3 算例验证 113
6.3.1 室内模型试验梁验证 113
6.3.2 已建等截面波形钢腹板PC连续箱梁桥验证 115
6.4 参数分析 116
6.4.1 宽跨比的影响 117
6.4.2 波形形状的影响 118
6.4.3 与现行规范比较 118
6.5 本章小结 119
参考文献 119
第7章 波形钢腹板PC简支箱梁桥的扭转振动频率分析 121
7.1 箱梁的扭转振动理论 121
7.2 波形钢腹板PC箱梁的扭转截面特性 124
7.2.1 波形钢腹板PC箱梁扭转常数计算 124
7.2.2 波形钢腹板PC箱梁的极惯性计算 124
7.2.3 波形钢腹板组合箱梁的扇形惯性矩计算 125
7.3 模型试验梁的制作与动力特性测试 125
7.3.1 试验梁的制作 125
7.3.2 动力特性测试 126
7.4 波形钢腹板PC箱梁桥的三维有限元模型 127
7.5 计算结果对比分析 127
7.6 本章小结 128
参考文献 129
第8章 装配式波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥动力特性分析与试验研究 130
8.1 波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥单元刚度矩阵的建立 131
8.1.1 基本假定 131
8.1.2 波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥总势能的计算 132
8.1.3 波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥单元刚度矩阵的推导 133
8.1.4 波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥单元质量矩阵 135
8.1.5 波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥自振特性的求解原理 135
8.2 实桥试验与有限元模型 135
8.2.1 在建实桥动力特性试验 135
8.2.2 有限元模型的建立 137
8.3 计算结果对比分析 138
8.4 结构参数对动力特性的影响 139
8.4.1 钢底板厚度对自振频率的影响 139
8.4.2 波形钢腹板厚度对自振频率的影响 140
8.4.3 波形钢腹板型号对自振频率的影响 141
8.5 本章小结 142
参考文献 142
第9章 波形钢腹板PC箱梁桥的车桥耦合振动分析及动力冲击系数计算 144
9.1 标准车辆模型的建立 145
9.2 路面平整度模拟 146
9.3 车桥耦合方程的建立 147
9.4 算例 148
9.5 动力方程的求解和冲击系数计算 149
9.6 我国规范和相关文献所得动力冲击系数 150
9.7 结果分析 151
9.7.1 不同路面平整度下动力冲击系数的均值与现行规范值对比 151
9.7.2 车速对动力冲击系数的影响 152
9.7.3 动力冲击系数超规范工况数和超规范百分比统计 153
9.8 本章小结 154
参考文献 155
第10章 波形钢腹板PC简支箱梁桥局部与整体动力冲击系数的计算分析 156
10.1 波形钢腹板PC简支箱梁桥的原型 157
10.2 车辆模型的建立 158
10.3 路面平整度模拟 158
10.4 车桥耦合方程的建立 159
10.5 动力冲击系数的计算与分析 160
10.5.1 工况设定 160
10.5.2 行车速度与动力冲击系数的关系 161
10.5.3 路面平整度与动力冲击系数的关系 163
10.5.4 与规范的比较 164
10.6 本章小结 165
参考文献 165