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斜支承连续箱梁考虑剪力滞效应的弯扭分析
| 论文题名： | 斜支承连续箱梁考虑剪力滞效应的弯扭分析 |
| 关键词： | 斜支承连续箱梁;剪力滞效应;刚度矩阵;弯扭分析;应力分布 |
| 摘要： | 薄壁箱形梁由于它的独特的性能,在桥梁工程中已经被广泛采用。剪力滞效应是箱形截面最常见的现象,如果忽略了剪力滞效应,可能会引起混凝土薄壁箱形梁开裂,甚至还会导致结构失稳。近二十年来,国内外许多学者对薄壁箱形梁的剪力滞做了大量的研究,然而这些研究主要是针对正交箱形梁进行的,对斜交箱梁的剪力滞效应的研究却很少。因此,本文系统地分析斜支承连续箱梁考虑剪力滞效应的弯曲与扭转具有重要的意义。 本文在初等梁理论的基础上考虑了剪滞效应的影响,并利用薄壁箱形梁断面位移模型和考虑了二次剪流相应的剪切变形对翘曲位移影响的约束扭转翘曲位移,建立了薄壁箱形梁单元弯曲微分方程和扭转微分方程,并把所得方程的齐次解作为位移函数,导出了薄壁箱形梁的单元形函数矩阵,然后利用刚度系数的定义,导出了单元弯曲刚度矩阵和单元扭转刚度矩阵,最后利用单元刚度矩阵膨胀的概念,将单元弯曲刚度矩阵和单元扭转刚度矩阵叠加起来,从而得到了单元弯曲扭转刚度矩阵。由于本文考虑斜支承的影响,所以必须建立支承坐标系下薄壁箱形梁的位移相容条件,即把扭心—形心坐标系下的位移分量向支承坐标系变换,从而推导出坐标变换矩阵,最终获得考虑剪力滞效应和斜支承影响的刚度矩阵。 通过数值算例得出了不同桥型在不同荷载作用下剪力滞的影响:简支梁在均布荷载作用下,剪力滞系数影响较小;而在集中力作用下,剪力滞影响要比在均布荷载作用下大;悬臂梁在均布荷载作用下,剪力滞影响较大。 通过对斜支承三跨连续箱梁与相应正交箱梁的有限元分析可得出以下几点结论: ①在对称荷载作用下,正交箱梁横截面上的应力分布具有对称性,而对于斜交箱梁,在斜支承处横截面上的应力分布没有对称性。 ②在偏心荷载作用下,由于偏心荷载的影响,斜交箱梁和正交箱梁横截面上的应力分布都没有对称性,特别是斜交箱梁,其横断面上应力分布的不均匀程度更大。造成斜交箱梁横断面上应力分布不均匀的外在因素是斜支承,从受力的内在因素而言,则是由于弯曲剪滞翘曲和约束扭转翘曲变形以及各项变形间的耦联性引起的。 |
| 作者： | 黄永庭 |
| 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： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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