车道荷载作用下连续箱梁的扭转效应分析

发布时间：2023-03-23 22:31

　　近年来,薄壁箱梁被广泛的应用,人们对箱梁扭转的理论研究也越来越多。三维有限元模型在其中得到了广泛的应用,然而其耗时耗力,分析时因受各种复杂因素的影响,结果也较为复杂。人们较难从其中分析出部分对结构的影响,在实际的工程的应用中仍有一定限制。本文研究的主要是,车道荷载作用下连续变截面箱梁的扭转效应分析。在薄壁杆件的基础上,通过理论推导得到扭转作用下各物理量的关系表达式。将箱梁总势能公式进行一阶变分,解得约束扭转的基本微分方程,对微分方程求解,明确边界条件。用有限元的思路来分析,得到约束扭转作用下箱梁单元的刚度矩阵和等效结点力。运用FORTRAN语言,在Frame2程序基础上,编制用于计算箱梁扭转效应的程序,通过对已有文献中算例的计算结果做对比,验证自编程序的可靠性。本文所选取的工程实例为京杭古运河大桥,结合实际情况选取三种荷载工况运用自编程序对扭转效应进行计算,应用平面杆系有限元程序对弯曲效应进行计算。定义应力放大系数,用于表征偏载引起的扭转对应力的影响情况。结合实际算例,本文共得到以下几点结论:(1)约束扭转效应作用下,翘曲双力矩的规律为:在集中扭矩的作用处和支撑断面处数值最大,从最大值...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 箱梁的应用与发展
        1.1.2 箱梁横截面的构造
        1.1.3 箱梁的受力特点
    1.2 国内外的研究现状
    1.3 研究方法与拟解决问题
        1.3.1 研究方法
        1.3.2 本文拟解决的问题
2 箱梁的自由扭转
    2.1 等截面直杆的圣维南扭转
        2.1.1 基本关系
        2.1.2 应力函数
        2.1.3 扭转常数和扭矩
        2.1.4 矩形截面直杆的自由扭转
    2.2 开口薄壁杆件自由扭转
    2.3 箱型梁的自由扭转
        2.3.1 截面上的剪应力
        2.3.2 截面纵向位移
    2.4 本章小结
3 约束扭转理论
    3.1 约束扭转正应力及双力矩
    3.2 约束扭转剪应力
    3.3 约束扭转微分方程的建立与求解
        3.3.1 由能量变分求解微分方程
        3.3.2 微分方程的求解
        3.3.3 边界条件
    3.4 本章小结
4 约束扭转程序
    4.1 推导单元刚度矩阵
    4.2 单元等效节点荷载
        4.2.1 均布荷载作用
        4.2.2 集中荷载作用
    4.3 程序介绍
        4.3.1 主程序介绍
        4.3.2 子程序介绍
    4.4 输入输出文件
        4.4.1 输入文件
        4.4.2 输出文件
    4.5 程序验证
    4.6 本章小结
5 京杭古运河大桥算例分析
    5.1 工程概况
    5.2 建立有限元模型
        5.2.1 梁单元划分
        5.2.2 截面几何特性计算
    5.3 车道荷载
    5.4 应力计算及应力放大系数
    5.5 不同荷载工况不同偏心距下的扭转效应分析
        5.5.1 荷载工况一
        5.5.2 荷载工况二
        5.5.3 荷载工况三
    5.6 扭矩与扭转角分析
        5.6.1 荷载工况一
        5.6.2 荷载工况二
        5.6.3 荷载工况三
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3768878