薄壁箱梁畸变效应分析

发布时间：2020-11-19 08:14

　　 随着宽翼缘、大悬臂、薄壁、横隔板少和单箱室的箱梁结构被广泛运用，这类型结构的畸变效应非常明显，也越来越受到科研工作者和设计者的重视。 本文利用能量法的变分原理推导了斜腹板箱梁以畸变角为变量的畸变微分方程，详细介绍了荷载通过分解得到单纯的畸变荷载，探讨了两种基本变量微分方程之间的联系以及互换性，比较了箱梁畸变微分方程与弹性地基梁微分方程的相似性，导出了畸变微分方程的奇次解，以奇次解为基本公式推导出箱梁畸变效应的初参数解以及在荷载作用下的附加项，利用初参数解推导出箱梁畸变分析的单元刚度矩阵，并编制了平面杆系有限元程序。通过三个不同类型的实例验证了所编制程序的有效性。对一座40+50+40m的单室预应力混凝土连续箱梁桥进行畸变效应分析，此桥的特点是恒载、人行荷载布置是不对称的，将对箱梁产生畸变效应。通过平面杆系有限元程序和MidasFEA程序分别建立平面模型和实体模型，分析恒载、人群荷载、汽车荷载对箱梁产生的畸变效应，得到恒载作用下畸变翘曲应力与自重加活载作用下弯曲正应力的比值最大达到了17.8%；活载的偏心作用对箱梁产生的畸变翘曲应力与结构恒载产生的纵向正应力的比值在跨中截面最大达到了15.64%，与活载产生的纵向正应力的比值在跨中截面最大达到了33.65%。可见有些不对称恒载以及偏心活载对箱梁产生的畸变效应是不容忽视。
【学位单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：U441
【部分图文】：

应对箱形截面梁在应力方面影响很大；刘志翁对一座混凝土箱形连续梁桥畸变效应研究，此桥的跨径为：32m+48m+32m，是一座双向铁路桥。研究发现该桥的畸变荷载产生的畸变效应对邻跨有很大的影响，在桥上布置单线的火车荷载，这样的偏心荷载对中跨差生的畸变翘曲应力是活载和恒载共同作用产生纵向弯曲应力的 17.3%，可见铁路上的箱形梁在偏心荷载作用下产生的畸变翘曲应力是非常大的[6]。随着人们对桥梁在跨度和美观上的追求。设计者采用各种方法使结构的重量减轻，以达到跨度的增加。长悬臂、肋间距大、中间无横隔板的单箱单室箱形梁被大量采用，由此畸变效应对这类箱形梁的影响更加显著。对箱形梁畸变效应理论和计算方法的研究即是完善桥梁理论的需要也是当前工程设计的需要，是个有重要意义的研究。本文将在畸变荷载的计算、介绍畸变微分方程的推导、畸变微分方程与弹性地基梁微分方程的相似性以及畸变效应初参数解及其有限元化做进一步的研究。通过公式的推导，完成初参数解及其有限元列式，通过实例的解答与已有文献资料比较，验证本文结果的正确性。采用商业软件对本人所做工程进行畸变效应的分析，得出畸变效应的一些规律。

图 1.1.2 箱梁变形状态图 1.1.3 箱梁畸变1.2 箱梁畸变理论研究现状在二十世纪的三十年代，箱梁的畸变问题与约束扭转问题开始发展起来，尽管效应研究较晚，但是国内外的学者通过大量的研究和试验工作，得出了各种解析的解和一些近似的计算箱梁畸变效应的方法。畸变理论不如约束扭转那样有正确的理但是畸变的解法也是多种多样的。各种方法的理论各异，繁简不一，计算结果也有

图 1.1.3 箱梁畸变1.2 箱梁畸变理论研究现状在二十世纪的三十年代，箱梁的畸变问题与约束扭转问题开始发展起来，尽管畸变效应研究较晚，但是国内外的学者通过大量的研究和试验工作，得出了各种解析的精确解和一些近似的计算箱梁畸变效应的方法。畸变理论不如约束扭转那样有正确的理论，但是畸变的解法也是多种多样的。各种方法的理论各异，繁简不一，计算结果也有所出入。这些方法大体可分为三种：一种是以弹性理论为基础的解析法，推导箱梁畸变的理论；第二种是以有限元为基础的数值法，利用现代发达的计算机技术和高效的数值方法；第三种是以科学实验为基础的模型试验研究，利用实验模型得到直观的第一手资料[3,6]。1.2.1 解析法
【参考文献】

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本文编号：2889946