薄壁曲線箱梁剪滯效應(yīng)分析.pdf

1、隨著高速公路、大型立交工程和城市高架橋的大量建造,出現(xiàn)了很多曲線梁橋。為了行車順暢、適應(yīng)線形的需要或受周圍環(huán)境條件限制,會采用更加復(fù)雜的曲線梁橋,這促進(jìn)了薄壁曲線箱梁在橋梁工程中的廣泛應(yīng)用。曲線箱式結(jié)構(gòu)的寬梁承受對稱彎曲荷載時,翼板將產(chǎn)生剪切變形,導(dǎo)致翼板上的正應(yīng)力沿寬度方向呈不均勻分布,即存在剪滯效應(yīng)。曲線箱梁計(jì)入剪滯效應(yīng)以后,帶來了彎、扭、剪力滯的耦合問題,因此曲線箱梁的分析要比直線箱梁復(fù)雜得多。多年來,不少學(xué)者開展了曲線箱梁的研究

2、工作,為了簡化分析,早期的研究往往不計(jì)及曲線箱梁的剪滯效應(yīng),而忽略剪滯效應(yīng),就會低估曲線箱梁結(jié)構(gòu)實(shí)際產(chǎn)生的應(yīng)力,致使立交橋或者高架橋的寬箱梁出現(xiàn)橫向裂縫。后來,研究者雖然在薄壁桿件理論基礎(chǔ)上考慮了剪滯效應(yīng),但略去約束扭轉(zhuǎn)時二次剪切變形對翹曲位移的影響,亦即將約束扭轉(zhuǎn)翹曲廣義位移取為扭角的一階導(dǎo)數(shù),因此曲線箱梁力學(xué)性能仍難以得到客觀的反映。
　　為全面了解薄壁曲線箱梁的力學(xué)性能,本文提出一種分析薄壁曲線箱梁的改進(jìn)方法。基于剛周邊假設(shè)

3、,在其基本變形中補(bǔ)充撓曲剪滯變形,考慮曲線箱梁剪滯效應(yīng)并計(jì)入約束扭轉(zhuǎn)時二次剪切變形對翹曲位移的影響。從剪滯翹曲應(yīng)力的自平衡條件出發(fā),選取剪滯翹曲位移模式,用能量變分法建立薄壁曲線箱梁的撓曲扭轉(zhuǎn)控制微分方程及相應(yīng)邊界條件。并針對有代表性的單箱單室梯形截面箱梁,給出了剪滯翹曲截面幾何特性的一般公式。研究表明:
　　1、在導(dǎo)出的基本微分方程中,如果用扭角的一階導(dǎo)數(shù)代替扭轉(zhuǎn)翹曲廣義位移,則方程將蛻變?yōu)橐延形墨I(xiàn)中忽略二次剪切變形時的微分方程

4、;如果將剪滯變形一并忽略,則方程蛻變?yōu)榉鞣蚍匠獭Ｒ虼?所建立的微分方程既能推廣符拉索夫方程,又能客觀反映薄壁曲線箱梁的力學(xué)性能。
　　2、分別用伽遼金法、差分法對一個曲線箱梁有機(jī)玻璃模型進(jìn)行求解,計(jì)算表明,理論值與實(shí)測值吻合良好,從而驗(yàn)證了本論文計(jì)算方法及所建立基本方程的正確性。
　　3、曲線梁的剪滯效應(yīng)僅對彎曲法向應(yīng)力有一定影響,而對翹曲應(yīng)力基本無影響,同時翹曲扭轉(zhuǎn)變形對彎曲剪滯效應(yīng)亦影響很小。說明剪力滯翹曲變形與翹曲