特殊支承條件下薄壁連續(xù)箱梁的梁段有限元分析.pdf

1、隨著交通運(yùn)輸?shù)拇蟀l(fā)展，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，薄壁箱形截面梁空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性使其得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展;在線路選線時(shí)，受周圍環(huán)境、跨線等因素的影響，路網(wǎng)的交叉干擾十分常見，斜交橋型的采用越來越多。在寬箱梁設(shè)計(jì)尤其寬翼緣的箱梁設(shè)計(jì)中剪力滯效應(yīng)很突出，其對(duì)橋梁產(chǎn)生的負(fù)面影響很嚴(yán)重，設(shè)計(jì)中必須予以重視。因此，雖然很多學(xué)者對(duì)正交薄壁箱梁的剪力滯效應(yīng)做了很多工作，但在斜支承條件下對(duì)其的研究卻很少，并且此時(shí)箱梁的受力更為復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中很難控制。本文通過系統(tǒng)

2、性的理論推導(dǎo)，分析了在特殊支承條件下薄壁連續(xù)箱梁的彎益扭轉(zhuǎn)，并結(jié)合有限元理論，提出了一種針對(duì)薄壁箱梁撓曲扭轉(zhuǎn)有限元分析的一維有限梁段單元的分析方法，在箱梁解析理論中具有現(xiàn)實(shí)可靠的意義。
　　本文首先在初等梁理論的基礎(chǔ)上來考慮箱梁的剪力滯效應(yīng)，合理選取箱梁彎曲翹曲位移模式，應(yīng)用能量變分原理建立箱梁的彎曲微分方程;考慮剪切變形影響下的約束扭轉(zhuǎn)翹曲位移模式，通過應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以及結(jié)構(gòu)平衡條件建立箱梁約束扭轉(zhuǎn)微分方程;分別解相應(yīng)的齊次微分方

3、程，得到箱梁的彎曲、扭轉(zhuǎn)位移函數(shù)形式。然后以積分常量作為中間變量來推導(dǎo)剪滯效應(yīng)下彎曲和約束扭轉(zhuǎn)的單元?jiǎng)偠染仃?，并由此疊加組合出彎曲扭轉(zhuǎn)總剛度矩陣;對(duì)單元荷載按照虛功的互等原理進(jìn)行等效，得到桿端等效結(jié)點(diǎn)力。最后考慮特殊支承條件下箱梁的受力特性，將單元結(jié)點(diǎn)位移和單元結(jié)點(diǎn)力從形心坐標(biāo)系和扭轉(zhuǎn)坐標(biāo)系向支承坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的參量表達(dá)式。根據(jù)以上可以對(duì)特殊支承條件下薄壁箱梁的梁段進(jìn)行有限元分析，最終求得考慮剪滯效應(yīng)的有限元解。
　　本文

4、根據(jù)有限元分析過程，應(yīng)用Fortran語言編制了薄壁箱梁彎曲扭轉(zhuǎn)的一維有限元電算程序，并通過與試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃虯NSYS模型進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了其可靠性和現(xiàn)實(shí)意義。
　　通過本文理論推導(dǎo)和試驗(yàn)?zāi)Ｐ头治?，可以得出如下重要結(jié)論:
　?、傧淞杭袅?yīng)在特殊支承條件下更加明顯，并且靠近跨中支點(diǎn)截面的剪力滯效應(yīng)比較突出，跨中截面處剪力滯效應(yīng)影響一般;
　?、诩魷貓D與彎矩圖的變化趨勢十分相似，但是相對(duì)的數(shù)值大小和線形有很大差別;