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原文传递薄壁曲线箱梁剪滞效应分析

论文题名：	薄壁曲线箱梁剪滞效应分析
关键词：	曲线箱梁;剪滞效应;力学性能;二次剪切变形;能量变分法
摘要：	随着高速公路、大型立交工程和城市高架桥的大量建造,出现了很多曲线梁桥。为了行车顺畅、适应线形的需要或受周围环境条件限制,会采用更加复杂的曲线梁桥,这促进了薄壁曲线箱梁在桥梁工程中的广泛应用。曲线箱式结构的宽梁承受对称弯曲荷载时,翼板将产生剪切变形,导致翼板上的正应力沿宽度方向呈不均匀分布,即存在剪滞效应。曲线箱梁计入剪滞效应以后,带来了弯、扭、剪力滞的耦合问题,因此曲线箱梁的分析要比直线箱梁复杂得多。多年来,不少学者开展了曲线箱梁的研究工作,为了简化分析,早期的研究往往不计及曲线箱梁的剪滞效应,而忽略剪滞效应,就会低估曲线箱梁结构实际产生的应力,致使立交桥或者高架桥的宽箱梁出现横向裂缝。后来,研究者虽然在薄壁杆件理论基础上考虑了剪滞效应,但略去约束扭转时二次剪切变形对翘曲位移的影响,亦即将约束扭转翘曲广义位移取为扭角的一阶导数,因此曲线箱梁力学性能仍难以得到客观的反映。　　为全面了解薄壁曲线箱梁的力学性能,本文提出一种分析薄壁曲线箱梁的改进方法。基于刚周边假设,在其基本变形中补充挠曲剪滞变形,考虑曲线箱梁剪滞效应并计入约束扭转时二次剪切变形对翘曲位移的影响。从剪滞翘曲应力的自平衡条件出发,选取剪滞翘曲位移模式,用能量变分法建立薄壁曲线箱梁的挠曲扭转控制微分方程及相应边界条件。并针对有代表性的单箱单室梯形截面箱梁,给出了剪滞翘曲截面几何特性的一般公式。研究表明: 　　1、在导出的基本微分方程中,如果用扭角的一阶导数代替扭转翘曲广义位移,则方程将蜕变为已有文献中忽略二次剪切变形时的微分方程;如果将剪滞变形一并忽略,则方程蜕变为符拉索夫方程。因此,所建立的微分方程既能推广符拉索夫方程,又能客观反映薄壁曲线箱梁的力学性能。　　2、分别用伽辽金法、差分法对一个曲线箱梁有机玻璃模型进行求解,计算表明,理论值与实测值吻合良好,从而验证了本论文计算方法及所建立基本方程的正确性。　　3、曲线梁的剪滞效应仅对弯曲法向应力有一定影响,而对翘曲应力基本无影响,同时翘曲扭转变形对弯曲剪滞效应亦影响很小。说明剪力滞翘曲变形与翘曲扭转变形基本是相互独立的。　　4、对简支曲线箱梁,约束扭转二次剪切变形影响通常不大,但对于有固定端约束的箱梁,如悬臂箱梁等,在固定端及其附近截面上,二次剪切变形影响则较大。
作者：	彭仕凤
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	张元海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文