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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;有限梁段法;翘曲位移函数;抗弯抗扭刚度;均布荷载 |
| 摘要： | 箱型截面具有结构轻,抗弯抗扭刚度大等特点,因此在桥梁结构中被广泛采用。箱梁在对称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。薄壁箱梁剪滞效应作为一个经典课题,在桥梁结构设计和分析中不容忽视。Reissner假设翼板纵向翘曲位移函数沿横向为二次抛物线分布,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。本文原有的文献中提出的剪力滞翘曲位移函数的基础上,对于悬臂薄壁箱梁,在满足轴力自平衡的基础上,在翘曲位移函数的表达式进行了补充和修正,并计算得到四种位移函数模式下单箱单室梯形截面的剪力滞翘曲截面几何特性的一般公式。,然后再应用最小势能原理建立了弹性控制微分方程,并选取剪力滞控制微分方程的齐次解作为单元位移函数,以各积分常数为中间转换变量,给出了用单元节点力直接计算的一般公式,它是对材料力学初等弯曲应力公式的推广。并与实测结果对比,验证了本文方法及公式的正确性。此外,本文还另外考虑了承托对箱梁剪力滞效应的影响,对箱梁有无承托分别用ANSYS建立模型,并进行应力的对比,从而得出结论。 本文主要从以下几方面进行研究: 1.本文在综合考虑传统的剪滞翘曲位移模式以及计入翘曲应力平衡条件的修正模式的基础上,推导简支箱梁和悬臂箱梁分别在集中荷载、均布荷载作用下的应力公式和挠度公式。通过数值算例,计算了简支箱梁和悬臂箱梁的应力,并分析了剪滞效应对箱梁挠度提高的程度。 2.明确定义了箱形梁剪滞效应分析中与剪滞广义位移ζ相对应的广义力,即剪滞力矩Mζ,并推导了用广义力(内力)计算应力的公式。 3.详细推导了在具体集中荷载和均布荷载下,简支梁和悬臂梁的应力公式,并进行了对比; 4.对剪力滞翘曲位移函数取二次函数、三次函数、四次函数及余弦函数下,得出的各种应力与ansys建模得出的应力以及实测值进行了对比,从而得出一些结论; 5.考虑了承托对剪力滞的影响,对箱梁截面承托取不同尺寸时,得出各种应力对比图及剪力滞系数对比图。 |
| 作者： | 周世虎 |
| 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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