以余弦函數(shù)為剪力滯翹曲位移函數(shù)的薄壁箱梁剪力滯效應(yīng)研究.pdf

1、隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，大跨度、大翼緣的寬體箱梁被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代橋梁建設(shè)中，然而箱梁的剪力滯問題不容忽視，若不認(rèn)真對待這些問題，很可能會(huì)造成箱梁局部開裂、局部失穩(wěn)甚至于更加嚴(yán)重的后果。因此對薄壁箱梁的剪力滯效應(yīng)進(jìn)行深入研究具有重要的理論和工程意義，本文基于薄壁結(jié)構(gòu)理論和能量變分原理對單室和雙室箱梁進(jìn)行了以下研究：
　　(1)基于懸臂板和頂板相等的單室直腹板箱梁，選取余弦函數(shù)為剪力滯翹曲位移函數(shù)，各個(gè)翼板采用同一最大剪切轉(zhuǎn)角差為剪力

2、滯廣義位移，利用能量變分原理推導(dǎo)出箱梁截面控制微分方程，結(jié)合簡支、懸臂的邊界條件，分別給出簡支、懸臂支撐下，集中力和均布力下箱梁截面的縱向應(yīng)力解。針對一個(gè)典型的單室箱梁為例，利用數(shù)值解和本文解研究剪力滯系數(shù)橫向、縱向分布規(guī)律，結(jié)果表明，本文選取余弦函數(shù)為剪力滯翹曲位移函數(shù)研究剪力滯效應(yīng)具有良好的計(jì)算精度，本文解與數(shù)值解吻合程度良好。
　　(2)針對一般的單箱單室梯形截面箱梁，從各個(gè)翼板具有不同的縱向翹曲這一本質(zhì)出發(fā)，分別考慮各個(gè)翼

3、板取相同的最大剪切轉(zhuǎn)角差和不同的最大剪切轉(zhuǎn)角差為剪力滯廣義位移，利用能量變分原理分別推導(dǎo)出箱梁截面控制微分方程組，結(jié)合簡支邊界條件給出箱梁集中力和均布力時(shí)，各個(gè)翼板的縱向應(yīng)力解。利用本文解和數(shù)值解分析各個(gè)翼板取相同和不同最大剪切轉(zhuǎn)角差對箱梁剪力滯效應(yīng)精度的影響，研究表明，取不同最大剪切轉(zhuǎn)角差時(shí)的縱向應(yīng)力解精度優(yōu)于取相同最大剪切轉(zhuǎn)角差的縱向應(yīng)力解精度，并且能夠精確的反映各翼板間剪力滯翹曲的差異；其次分析了高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)

4、律，結(jié)果表明，負(fù)剪力滯系數(shù)隨高跨比的增大而減小，正剪力滯系數(shù)隨高跨比的增大而增大；集中力下，高跨比對剪力滯系數(shù)的影響類似于直線分布；均布力下，高跨比對剪力滯系數(shù)的影響類似于曲線分布。
　　(3)針對單箱雙室簡支箱梁，各個(gè)翼板選取不同的最大剪切轉(zhuǎn)角差為剪力滯廣義位移，基于能量變分原理分別推導(dǎo)了考慮剪切變形和不考慮剪切變形時(shí)的截面控制微分方程組，根據(jù)簡支邊界條件給出了各個(gè)翼板的縱向應(yīng)力解和箱梁的豎向撓度解。利用本文解析解和數(shù)值解分析剪

5、切變形對箱梁縱向應(yīng)力和豎向撓度的影響，結(jié)果表明，剪切變形不影響箱梁縱向應(yīng)力，但是對撓度有明顯的影響，即考慮剪切變形的撓度解最大，不考慮剪切變形的撓度解次之，初等梁理論獲得的撓度解最小。此外，研究了雙室箱梁截面剪力滯系數(shù)橫向分布規(guī)律和高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)律，研究得到了與單室箱梁類似的結(jié)論，不同之處是邊腹板的剪力滯效應(yīng)略大于中腹板的剪力滯效應(yīng)。
　　(4)針對無懸臂板的單箱雙室簡支箱梁，荷載橫向?qū)ΨQ變位時(shí)，箱梁頂板、底板

6、縱向位移存在差異，因此頂板、底板采用不同的剪力滯廣義位移，同時(shí)在計(jì)算外力勢能時(shí)應(yīng)考慮荷載橫向位置的影響，利用能量變分原理推導(dǎo)出荷載橫向變位下的箱梁截面控制微分方程，結(jié)合簡支邊界條件給出均布荷載下箱梁頂板、底板的縱向應(yīng)力解。利用本文解和數(shù)值解分析跨中截面剪力滯系數(shù)橫向分布規(guī)律和高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)律，研究表明，荷載由邊腹板對稱向單室頂板中心移動(dòng)時(shí)，頂板與腹板交匯處剪力滯系數(shù)將由正剪力滯變?yōu)闊o剪力滯，再由無剪力滯變?yōu)樨?fù)剪力滯，