槽型宽翼梁剪滞效应分析的有限段法

针对槽型宽翼梁剪滞效应分析已有方法通常忽略横向剪切变形的影响、计算工作量大、不便于工程应用的局限性,提出一种能准确分析变截面槽型宽翼梁剪滞、剪切双重效应的有限段法。基于最小势能原理,建立了槽型宽翼梁考虑剪滞效应和剪切变形双重影响的平衡控制微分方程及自然边界条件。在由方程得出均布荷载作用下的内力和位移初参数解的基础上,导出了槽型宽翼梁的有限段单元刚度矩阵和等效节点荷载列阵。应用有限段法,结合有机玻璃模型梁试验,分析了槽型宽翼梁竖向位移和应力的横向分布规律。数值算例表明,有限段法计算结果与有机玻璃模型试验实测结果以及ANSYS解符合良好;槽型宽翼梁的剪力滞效应明显;在槽型宽翼梁桥的设计与施工控制中,必须充分考虑剪力滞效应和剪切变形对结构应力和位移的影响。     

∏形宽翼梁轴向受压时有效宽度研究

明确定义∏形宽翼梁轴向受压时有效宽度与桥面板宽度之比,称之为有效宽度比,并给出其计算公式。选取n次抛物线的剪滞翘曲位移模式,基于能量变分原理,建立∏形宽翼梁轴向受压时考虑剪力滞效应的平衡控制微分方程,推导了微分方程的解及主梁横截面上任意点的应力、有效宽度和有效宽度比的计算公式。用一模型算例验证该文理论及公式的正确性,并对有效宽度及有效宽度比的影响因素作了较全面研究。     

自平衡条件对槽形梁力学特性影响的分析

为了准确反映槽形梁翼板的位移变化,引入3个广义位移,利用能量变分原理建立槽形梁3个广义位移的控制微分方程和自然边界条件.比较考虑和不考虑剪滞翘曲应力自平衡条件的2种方法,证明该类结构自平衡条件引入的必要性.对槽形梁的自振特性进行研究,进一步证明槽形梁静力分析中自平衡条件引入的合理性.在算例中对解析解与有限元数值解进行对...     

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。     

多室薄壁箱梁剪力滞效应的解析解

为研究单箱多室箱梁的剪力滞效应,对不同翼板分别设置不同剪滞纵向位移差函数,纵向翘曲位移函数横向分布规律采用k次抛物线,同时考虑全截面轴力自平衡的条件,根据能量变分法推导出n室箱梁剪滞效应的控制微分方程组及其闭合解,并通过双室和三室箱梁算例将本文变分解与有限元计算结果进行对比,结果表明:本文变分解与有限元解比较吻合,两种方法计算的翼板应力沿横向变化规律基本一致,剪滞翘曲位移抛物线取高次时箱梁顶板结果更接近于有限元解,取低次时悬臂板更接近于有限元解,抛物线次数对腹板位置结果影响较小。     

箱梁剪滞效应的解法研究

用正弦函数代替挠度、余弦函数代替位移差值函数,考虑剪滞翘曲应力的轴向自平衡,应用变分法的最小势能原理,推导出具有一般箱型截面梁的剪滞效应三角级数计算式,将求解复杂的剪滞效应简化为求解一个二元一次方程式。以一简支箱梁为例,通过ANSYS数值模拟与所提计算式计算结果对比可知,所提计算式具有很高的精度,且算法简单快捷。     

连续刚构桥主梁基于势能变分原理的剪力滞效应研究

为研究连续刚构桥的剪力滞效应,以单箱双室变截面连续刚构桥为对象,将其主梁简化为弹性支座上的连续梁,根据箱梁变形特征假设剪力滞翘曲函数,得到结构的变形势能,然后由样条函数离散基本位移函数,利用最小势能原理得到结构考虑剪力滞效应和桥墩变形影响的刚度方程,并根据LR分解法求解广义位移,由此确定主梁翼缘的空间应力与相应剪力滞系...     

曲箱梁桥考虑翘曲和剪滞效应的弯扭耦合变形分析

在分析曲箱梁桥弯扭耦合变形时考虑了翘曲和剪滞效应。通过对普通曲梁增加节点位移未知量，在流动的圆柱极坐标系下，导出了平面曲线薄壁箱梁的单元刚度矩阵。给出了算例。     

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。     

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。