箱形梁剪力滯效應(yīng)分析中的合理翹曲位移模式及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著我國橋梁建設(shè)的蓬勃發(fā)展,在眾多的橋梁截面形式中,箱形截面梁,顧名思義截面形狀猶如“箱子”有其優(yōu)越的截面特性,受到橋梁設(shè)計師的青睞。而其中大懸臂板、寬體箱梁成為主要的發(fā)展趨勢,由此剪力滯效應(yīng)問題將被重點考慮。在以往的理論研究中,箱形梁剪力滯效應(yīng)的分析方法眾多,各自有其自身的適用條件和優(yōu)缺點,基于最小勢能原理的能量變分法最為經(jīng)典和有效。但是傳統(tǒng)的能量變分法分析剪力滯效應(yīng)還是有一定的不足和缺陷,比如無法滿足軸力自平衡條件,所選取的剪力滯翹

2、曲位移函數(shù)缺乏嚴(yán)密的理論論證,針對不同板寬的翼板沒有合理的修正,所推導(dǎo)的縱向應(yīng)力計算式太過于繁瑣復(fù)雜等。本文就這些問題做出較詳細(xì)的理論分析和修正,并建立ansys數(shù)值算例模型驗證本文提出的分析方法,具體工作包括以下幾個方面:
　　1.歸納出以往文獻中對剪力滯翹曲位移函數(shù)定義的類型,主要有拋物線型和余弦曲線型,給出它們各自的假設(shè)條件和優(yōu)缺點。并從控制剪力滯效應(yīng)的翼板剪切變形規(guī)律出發(fā),提出定義剪力滯翹曲位移的新方法。
　　2.以

3、薄壁箱形梁的彎曲計算理論為基礎(chǔ),分析各翼板的剪切變形規(guī)律,給出剪力流計算式,并假定翼板橫向位移對縱向坐標(biāo)的導(dǎo)數(shù)很小可忽略不計,從理論上證明二次拋物線是較為合理的剪力滯翹曲位移函數(shù)。通過對全截面增加一個常數(shù)使翹曲應(yīng)力滿足軸力自平衡條件,對懸臂板和底板以不同板寬和水平形心軸不同距離作出修正,定義新的剪力滯翹曲位移函數(shù)。
　　3.將剪力滯效應(yīng)引起的附加撓度作為剪力滯廣義位移,定義剪力滯廣義力矩作為對應(yīng)剪力滯翹曲應(yīng)力的廣義力。這樣所得到的

4、考慮剪力滯效應(yīng)后的縱向應(yīng)力表達式和相應(yīng)初等梁理論計算式形式一致,且物理意義更為明確。
　　4.以變分法原理建立控制微分方程,并通過邊界條件求解得到簡支箱形梁、懸臂箱形梁作用集中荷載和分布荷載的剪力滯附加撓度表達式,進而與初等梁彎曲理論結(jié)果疊加可得到考慮剪力滯效應(yīng)后的箱形梁縱向應(yīng)力和豎向撓度。
　　5.通過簡支梁和懸臂梁兩個計算算例,依據(jù)本文的理論方法分別求解在選取不同翹曲位移函數(shù)時的縱向應(yīng)力,并建立ansys數(shù)值模型,驗證本