斜支承曲线梁桥内力影响因素分析

为了深入了解斜支承曲线梁桥的受力性能,基于结构力学的力法原理,推导了任意斜度的斜支承曲线梁桥的内力计算公式。以这些公式为依据,编制了相应电算程序,详细分析了荷载作用位置、荷载类型、弯扭刚度比、斜度、圆心角等因素对斜支承曲线梁桥受力性能的影响。绘制的大量曲线清晰地显示了各项因素对斜支承曲线梁桥受力性能的影响规律。     

薄壁简支箱梁的弯曲振动频率研究

为更准确地分析简支箱梁弯曲振动频率,基于薄壁箱梁弯曲理论,采用一个剪切翘曲参数来综合表达翼板和腹板的剪切变形。首先运用能量原理,推导了考虑面内剪切效应时的总弯曲势能;然后基于Hamilton原理,分别导出考虑和不考虑箱梁转动动能的弯曲振动控制微分方程及相应的自然边界条件。为避免求解高次微分方程的复杂计算,通过分析简支箱梁的自然边界条件,采用伽辽金法求出满足边界条件的广义位移函数w(z,t)和g(z,t),从而方便地导出了简支箱梁弯曲振动频率的解析计算表达式。以某简支直腹板箱形截面梁作为数值算例采用以下4种方法计算该箱梁前5阶竖向弯曲振动频率:(1)运用ANSYS的beam189梁单元建立该简支箱梁考虑截面剪切效应的有限元模型;(2)采用shell 63壳单元建立该简支梁的空间有限元模型;(3)笔者所推导的分别考虑和不考虑箱梁转动动能时的两种解析公式。将以上4个计算结果进行对比分析,验证了解析公式的正确性,同时得出梁的转动动能对箱梁弯曲自振特性的影响较小,可忽略。最后分析了剪切变形对箱梁竖向弯曲振动频率的影响,结果表明翼板的剪切变形对箱梁弯曲振动频率的影响小于腹板剪切变形的影响;剪切变形对箱梁竖向弯曲振动频率的影响,随着跨高比的增加而减小,随着频率阶数的增加而增大。     

斜支连续梁内力计算及影响因素分析

首先从能量原理出发，推导了斜支单跨梁内及变形计算的一般公式，在此基础上，根据斜支连续梁各中间支承处的变形协调条件，建立控制方程求解斜支连续梁内力，分析了弯扭刚度比、斜交角等对斜支连续梁内力分布的影响，并给出了两个不同类型的斜支连续梁算例。     

箱形梁剪滞效应分析中的广义力矩研究

基于能量变分原理,定义箱形梁剪滞效应分析中与剪滞广义位移相应的广义力,并称之为剪滞力矩,给出其计算公式。从轴向力平衡的力学条件出发,选取剪滞翘曲位移模式,并考虑悬臂板宽度及上下翼板至形心轴距离的影响,使箱形梁剪滞翘曲应力得到更合理反映。根据选取的剪滞翘曲位移函数,导出了剪滞翘曲惯性矩、剪滞翘曲惯性积、剪滞翘曲面积等剪滞几何特性计算公式。最后,对集中荷载和均布荷载作用下,悬臂箱梁的剪滞力矩及附加弯矩的变化规律进行较全面研究,结果表明,剪滞力矩与弯矩具有基本相同的分布规律,但当集中荷载作用于跨内时,在集中荷载作用点至悬臂端梁段内仍有剪滞力矩产生;集中荷载作用下,具有较大跨宽比的悬臂箱梁的附加弯矩分布具有明显的局部性质。     

T形截面梁的应力与挠度计算

在初等梁理论平截面假定基础上,对宽翼缘T梁的翼缘板和腹板各附加一个广义位移函数U1(x)和U2(x),以考虑翼缘板和腹板平面内剪切变形对其纵向位移的影响。根据最小势能原理,建立宽翼缘T梁竖向弯曲的控制微分方程及边界条件。运用该方法进行一简例分析计算。结果表明,该方法对宽翼缘T梁的应力和挠度计算有很好的改进。     

剪切变形对箱形梁畸变效应的影响

为揭示剪切变形对箱形梁畸变效应的影响规律,在合理假设畸变翘曲位移函数和切向位移函数的基础上,应用最小势能原理建立了考虑剪切变形的箱形梁畸变控制微分方程和相应边界条件,并通过数值算例分析了剪切变形及几何参数变化对箱形梁畸变效应的影响。结果表明:考虑剪切变形时的畸变翘曲应力与ANSYS壳单元的计算结果更为接近;与忽略剪切变形时的结果相比,畸变翘曲正应力的降低幅度不超过5%,畸变翘曲剪应力的降低幅度不超过10%;剪切变形对畸变位移的影响很小;随着跨高比的增加,畸变翘曲正应力沿梁跨度的分布曲线由单峰向双峰转变,畸变翘曲剪应力发生正负号改变的截面位置向梁端移动;随着箱壁厚度的减小,畸变翘曲应力显著增大。     

简支梁桥主梁的活载剪力计算

该文考虑荷载横向分布系数沿跨度的变化,用解析法建立了简支梁桥主梁由车道荷载图式中的集中荷载产生的支点截面最大剪力实用计算公式,避免了通过试算求最大剪力时的麻烦,详细论述了各种情况下主梁支点截面最大剪力的计算方法。同时对车道荷载中的均布荷载产生的支点剪力,也导出了具体计算公式,以便实际应用。最后通过三个算例,详细说明了公式在各种情况下的应用。     

斜交角度对单跨超静定曲梁内力的影响

为了揭示斜支承曲线梁桥的力学特性,应用结构有限元分析软件ANSYS建立斜支承单跨曲梁模型,详细分析斜度、弯扭刚度比、荷载类型等对斜支承曲粱内力的影响,绘制的大量曲线清晰显示了各项因素对斜支承曲梁内力的影响规律。研究结果表明,对单跨曲梁,如果一端为斜支承且斜度为正时,该支点截面将产生负弯矩,且负弯矩随着斜度增大而增大;当斜度为负时,存在一个使支点截面产生正弯矩的临界斜度,该斜度随弯扭刚度比的增大而增大。     

闭口薄壁杆件的约束扭转剪应力分析

基于周边不变形理论,推导了闭口薄壁杆件的约束扭转剪应力计算公式,对有关文献中的另一种剪应力公式进行了分析与论证,发现这些文献中对闭口薄壁杆件约束扭转时的纯扭转剪应力和约束扭转剪应力的表达是不正确的,并进行了更正.最后通过一个发生约束扭转的悬臂箱梁算例,具体分析比较了按本文公式和有关文献中公式计算的约束扭转剪应力的差别.