薄壁箱梁剪力滞实验与计算研究

本文在分析箱梁剪力滞效应时,用多个不同的纵向位移剪力滞差值函数以反映薄壁箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,并且考虑了剪切变形情形,构造薄壁箱梁的翘曲位移函数,提出了一种能对工程中常用的变高度梯形截面箱梁剪力滞计算的梁段有限元法。进行了有机玻璃模型试验,并对模型桥作了有限段法和有限元法的数值计算,计算值与试验结果均吻合良好。     

等截面薄壁箱梁剪力滞效应的能量变分法解

在用能量变分法求解薄壁箱梁的剪力滞问题时,不同于以往假设箱梁的上顶板、悬臂板和下底板具有相同的纵向位移转角差函数,采用了三个不同的纵向位移转角差函数来反映薄壁箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,通过变分原理建立了薄壁箱梁弯曲变形的控制微分方程,并获得相应的解析解。结果与采用相同位移差函数的解析解和ANSYS有限元计算进行比较分析,验证了本文方法更合理。     

附加轴向位移对薄壁箱梁翼板应力的影响

带有任意悬臂的梯形单箱单室箱梁,在定义其位移翘曲函数时,需要在全截面上附加一均匀的轴向位移,以使纵向位移在全截面上构成轴力自平衡。为确定附加轴向位移对箱梁上、下翼板应力的影响程度,首先定义剪滞翘曲函数分别取为2次、3次和4次抛物线,并考虑翼板宽度及其至截面形心轴距离的影响,利用截面轴力自平衡条件,建立了附加轴向位移的表达式,进而分析了其主要特点。然后用最小势能原理推导出控制微分方程和箱梁上、下翼板应力的求解方程。最后将文中计算方法所得结果、实测值和SAP板壳单元的计算结果进行对比,发现3者吻合良好。因此,在计算翼板应力时,考虑附加轴向位移与否对箱梁上、下翼板应力的影响程度均较小,可以忽略不计。     

单箱三室薄壁箱梁剪力滞效应分析的能量变分法

针对单箱三室箱形截面,假定内室和外室的顶板、底板具有不同的剪滞纵向位移差函数以及考虑薄壁箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,应用能量变分原理,推导出箱梁受横向荷载作用下的剪滞控制微分方程和边界条件,并得到解析解;最后通过有限单元法验证其理论分析的正确性.     

一种适用于变截面箱梁计算的一维有限元

在变截面连续箱梁的设计与计算中,为有效考虑剪力滞效应对整体结构位移和截面应力分布的影响,提出一种考虑剪力滞效应的一维有限元,该单元具有三个节点共21个自由度。文中选取二次抛物线的翘曲位移函数来反映剪力滞效应导致截面纵向位移沿横向不均匀分布的规律,利用最小势能原理推导出梁段法对应的等参有限元行列式。选取一座三跨的有机玻璃连续箱梁模型作为算例,本文计算结果与模型的实测值及Midas civil数值计算结果均吻合良好,验证了理论方法与公式推导的正确性和可靠性,为变截面箱梁的设计与计算提供借鉴与参考。     

薄壁简支箱梁剪滞翘曲位移模式研究

翼板纵向翘曲位移模式是否妥当对剪滞效应的分析有很大影响。该文在板壳理论的基础上建立有限元模型,考察薄壁箱梁在弯曲变形时翼板纵向位移沿横向的不均匀分布。应用回归分析方法,用最小二乘法对各种假定逐一拟合,以残差大小作为检验函数逼近程度的指标;当残差平方和最小时,其对应的函数形式也就最符合真实变形。     

单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁剪力滞效应研究

由于单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁截面剪力滞效应与混凝土箱梁截面剪力滞效应相比有很大差异,并且波形钢腹板几乎承担了全部剪力,波形钢腹板的剪切模量也需要进行修正。为研究单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应,从波形钢腹板PC组合箱梁的受力特点出发,以满足剪力滞翘曲应力的轴向平衡条件,采用二次、三次抛物线定义了单箱双室、单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁的纵向位移差函数,利用势能驻值原理的能量变分法建立了波形钢腹板PC组合箱梁考虑剪力滞、剪切变形效应的控制微分方程组,并推导出简支梁、悬臂梁、连续梁在集中荷载、均布荷载作用下的解析解。通过解析法和有限元法分别计算了简支梁和悬臂梁的剪力滞效应,并研究了集中荷载和满跨均布荷载作用下的单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞分布规律,结果表明:采用二次抛物线剪力滞翘曲位移函数推导的剪力滞系数更为合理;单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁在跨中集中荷载下,波形钢腹板与混凝土顶、底板交界处的剪力滞效应较为突出;随着波形钢腹板PC箱梁室数的增加,剪力滞系数明显减少,且解析解与有限元数值解一致,表明了解析解的正确性,并通过分析给出了相应的剪力滞系数,可以为单箱多室波形钢腹板箱梁的设计计算提供参考依据。     

基于Timoshenko梁理论的薄壁箱梁剪力滞效应研究

基于Timoshenko梁理论,对单箱单室混凝土薄壁箱梁的翘曲位移函数进行了修正,合理构造了考虑各翼板剪切变形差幅值关系、横截面轴力平衡条件以及腹板剪切变形影响的翘曲位移函数,建立了体系总势能函数,利用Euler-Lagrange方程得到了结构稳定平衡状态下薄壁箱梁剪力滞效应计算理论的微分方程。结合ABAQUS有限元数值模型,对比分析了简支箱梁在集中力荷载和满跨均布荷载作用下横截面各翼板纵向应力分布规律。结果表明,集中力荷载作用下,靠近加载端截面测点3受应力扰动影响明显,误差偏大,远离腹板区域,文中所提的解析解与有限元数值模型解的误差控制在5%左右;均布荷载作用下箱室内顶底板误差可以控制在5%左右,而悬臂翼板由于边界条件假设与箱室内翼板一致,与有限元数值存在一定的偏差,主要表现在误差远离腹板时逐渐增加,但可以控制在10%以内。因此,采用本研究中所构造的翘曲位移函数能较好地反映剪力滞影响下纵向应力分布规律,与有限元数值模拟的结果吻合良好,从而验证了分析方法的正确性。     

单箱多室波形钢腹板箱梁剪力滞研究

为客观准确地对单箱多室波形钢腹板PC组合箱梁的剪力滞效应进行评价,结合单箱多室混凝土箱梁的计算特点,定义了波形钢腹板箱梁的剪滞翘曲位移函数,通过能量变分法建立了单箱双室和单箱三室波形钢腹板箱梁考虑剪力滞效应的基本微分方程。分别采用有限元方法和解析方法分析计算了范例的剪力滞效应,研究了跨中集中荷载和满跨均布载荷作用下截面的剪力滞分布规律,探讨了跨宽比对剪力滞效应的影响。研究表明,该解析解与有限元数值解吻合较好,但在箱梁顶底板与波形钢腹板接合处、外伸悬臂板边缘处有一些差异,需要进行修正。研究给出了相关的剪力滞系数,可以为波形钢腹板箱梁设计时的剪力滞系数取值提供参考。     

混凝土箱梁的剪滞效应分析

首先针对一集中力作用的简支梁结构,探讨了有限元分析中不同荷载施加方式对计算结果的影响,通过和试验值的比较,得出集中力施加于箱梁中性轴部位的理论分析结果与试验值最为接近.针对混凝土箱梁常见的翼板变厚度、腹板与翼板连接部位加腋等结构特点,通过有限元理论分析方法,研究了翼板厚度变化对剪滞效应的影响因素和规律,得出悬臂根部的翼...