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考虑剪力滞后的薄壁箱形梁桥弯扭耦合分析
| 论文题名： | 考虑剪力滞后的薄壁箱形梁桥弯扭耦合分析 |
| 关键词： | 桥梁结构;薄壁箱梁;剪力滞后;弯扭耦合分析;哈密顿对偶求解体系 |
| 摘要： | 箱形截面具有利用效率高，抗弯抗扭刚度大等特点，因此在桥梁结构中得到了广泛应用。然而箱形截面梁桥在外荷载作用下纵向弯曲时存在剪力滞后现象，若忽略此现象将会低估箱梁结构产生的实际应力，使得结构不安全。随着箱形梁桥向长悬臂板、大肋间距的简洁型单箱单室截面方向发展，其剪力滞效应日益受到人们关注。鉴于实际工程的需要，箱形截面梁桥剪力滞效应的研究不容忽视。 本文以薄壁杆件的弯曲和扭转理论为基础，以箱形截面梁桥为分析对象，放弃了符拉索夫提出的沿杆件横截面剪应变等于零的假定，计及其剪切变形，建立箱形截面梁桥弯扭分析的哈密顿对偶求解体系，此体系摒弃了初等梁理论和乌曼斯基理论对纵向翘曲位移的假定，用插值的思想描述结构的纵向翘曲位移，能很好地描述剪力滞后现象。对此求解体系，运用两端边值问题的精细积分法，通过MATLAB语言编制的程序求解结构在弯扭作用下的纵向翘曲位移和翘曲正应力。选择不同的箱型截面梁作为算例，在结构上施加不同的外荷载，通过具体算例的求解并与其他文献方法进行对比，表明本文方法的合理性与可行性，为箱形桥梁的设计提供一定的参考。 本文提出了一种新的分析箱形截面梁桥的理论方法，构造了一个十分灵活的样条函数的插值系统。方法采用分段三次样条函数模拟杆件横截面的翘曲位移场，并考虑了杆壁中面上剪切变形的影响，能有效地反映剪力滞后效应。分段三次样条函数以实际的结点位移为未知量，易于满足横截面各分肢交接处的位移协调;而且每个分肢划分结点的数目可以不同，从而增加了方法的灵活性;这套样条插值系统特别适用于带分肢截面形状的薄壁结构，为样条函数的应用开辟了一条新的途径。本课题的研究成果可供桥梁工程的研究和设计人员借鉴。 |
| 作者： | 汤方舟 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 胡启平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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