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薄壁箱梁的剪力滞翘曲位移函数研究
| 论文题名： | 薄壁箱梁的剪力滞翘曲位移函数研究 |
| 关键词： | 薄壁箱梁桥;剪滞效应;翘曲位移函数;能量变分法 |
| 摘要： | 薄壁箱梁在对称弯曲变形时,翼板的剪切变形会引起截面弯曲正应力沿横向分布不均匀,这种现象称为剪力滞后现象,如果不考虑这个现象的影响就会导致计算箱梁结构时的计算应力小于其产生的实际应力,使箱梁结构偏危险。所以,薄壁箱梁剪滞效应是分析和设计桥梁结构时不能忽视的现象。最初的研究中,Reissner在用最小势能原理分析双轴对称矩形截面箱梁的剪力滞效应时假设翼板纵向翘曲位移函数沿横向为二次抛物线分布,但此假设没有理论依据。本文由研究翼缘板的面内剪切变形和竖向剪力引起的弯曲剪力流入手,从理论上证明二次抛物线是合理的剪力滞翘曲位移函数。本文在原有文献的二次抛物线位移函数的基础上,以轴力的自平衡为条件修正函数,以得到更精确的应力计算值,并以剪力滞效应引起的附加挠度代替传统方式选取的翼缘板的最大剪切转角差或最大纵向位移差作为广义位移,基于能量变分法建立四阶的控制微分方程,得到求解剪力滞应力的计算方法,并且建立不同承载条件、支承条件和截面模式下的ANSYS模型,使得本文推得的方法和计算公式在实际应用上更具有普遍性。 本文主要从以下几方面进行研究: 1.从理论上证明合理的剪力滞翘曲位移函数的形式,在考虑轴力自平衡的条件下确定翘曲位移函数。 2.以剪力滞效应引起的附加挠度代替传统方式选取的翼缘板的最大剪切转角差或最大纵向位移差做为广义位移,基于能量变分法建立控制微分方程,以此得到一种新的研究剪力滞效应应力值的计算方法,结合算例证明其正确性和准确性。 3.算例表明由于边界条件特殊,因此悬臂板处应力值与模型误差较大。本文选用两种修正方法来进行修正,结合算例,比较两种修正方法,选取最合适的方法来修正剪力滞翘曲位移函数。 4.多数文献在研究剪力滞问题时选取的位移函数都是按照板宽比的平方成正比来修正函数,以此来更好的反映应力情况,但有些文献选择与面积比成正比来修正函数式。本文希望以具体的算例比较来说明哪种修正方式更符合实际应力。 5.本文在算例上使用了矩形截面和梯形截面两种箱梁截面形式、简支梁和悬臂梁两种支承形式以及均布荷载和集中力这两种承载方式进行算例比较,证明本文得到的研究方法具有普遍适用性。 |
| 作者： | 白昕 |
| 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： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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