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《箱梁单元与梁格法在异型桥梁分析中的应用-典尚设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第47卷第2期中山大学学报(自然科学版)Vol147No122008年3月ACTASCIENTIARUMNATURALIUMUNIVERSITATISSUNYATSENIMar120083箱梁单元与梁格法在异型桥梁分析中的应用1212卢彭真,张俊平,赵人达,黄海云(1.西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;2.广州大学土木工程学院,广东广州510006)摘 要:异型薄壁箱梁桥结构受力行为复杂,用常规的计算理论和分析方法难以准确把握结构的受力行为。为较好把握该结构的受力行为,在普通梁理论的基础上,通过增加自由度的分析法,提出考虑约束扭转、畸变以及剪力滞效
2、应作用的每节点10个自由度的薄壁箱梁空间单元,推导出对应的单元刚度矩阵,并编制相应的有限元程序。同时利用该程序结合空间梁格分析法、普通梁单元法及板壳单元法分别对一典型异型桥梁进行结构分析。理论分析与实测结果比较表明了本单元的有效性和准确性,也说明了空间梁格分析方法是一种简便实用的分析方法。关键词:异型桥梁;增加自由度;刚度矩阵;空间梁格分析中图分类号:U448121文献标识码:A文章编号:052926579(2008)0220054204T 随着薄壁结构使用的增加,异型薄壁箱梁桥的Fxj,Fyj,Nyj,Mxj,Myj,BIj](1)受力行为更显得复杂化,尤其
3、约束扭转、畸变以及{δ}=[ui,vi,wi,θxi,θyi,θzi,fi,ζi,ri,r′i,[1]剪力滞效应比较突出。国内外学者黄剑源、丁uj,vj,wj,θxj,θyj,θzj,fj,ζj,rj,r′j](2)[2][3-5]汉山、李平等在薄壁箱梁的基础上研究了异通过势能最小原理,可得闭口断面梁的约束扭转基型桥梁的设计及结构分析方法。本微分方程,从而可得截面的纵向正应力和翘曲正以往异型桥梁结构常用的处理方法有以下几应力。种:①将结构划分为两独立的桥梁结构,对各自独112 薄壁直线箱梁的畸变刚度分析立的结构分别进行理论计算分析,该方法没有考虑根据畸变方程,利
4、用单元刚度系数的定义,并主线与匝道的相互影响;②利用普通梁理论对异型考虑约束力的正方向规定后可求得畸变刚度系数。桥梁进行格子梁的分析,该方法不能正确反应薄壁自由度γDi、γ′Di、rDj、γ′Dj发生单位位移时,刚度结构约束扭转、畸变以及剪力滞效应的结构特点;系数下标分别取9、10、19和20。从而可得截面③采用空间板壳计算理论,该方法后处理工作量相对较大,难以直接给出内力,也不便于进行配筋和上任意点的畸变正应力。构造设计。113 薄壁直线箱梁的剪力滞效应刚度分析本文基于普通梁理论,通过增加自由度的方根据薄壁箱梁剪力滞的基本方程,另外,由于法,提出同时考虑约束扭
5、转、畸变以及剪力滞效应直线梁在xoz平面内的横方向弯曲变形不与yoz平作用的每节点10个自由度的薄壁箱梁空间分析单面内的弯曲变形耦联,故可单独进行考虑。单元在元,并据此编制相应的程序。同时利用该程序结合平面内的变形刚度从刚度系数的定义来计算可得。空间梁格分析法、普通梁单元法及板壳单元等分别则当各自由度vi、wi、θxi、ζi、vj、θxj、ζj依次发对一典型异型桥梁结构进行分析。生单位位移时,刚度系数K2,m,K3,m,K4,m,K8,m1 直梁单元刚度分析和K12,m,K13,m,K14,m,K18,m下标m分别取2、3、4、8和12、13、14、18。111
6、 薄壁直线箱梁的约束扭转刚度分析薄壁箱梁单元在单元坐标系下的单元节点力向可以把约束扭转、畸变以及剪力滞分别考虑计量{F}与单元位移向量{δ}分别取为:算刚度的结果进行合并,从而得到一个在初等梁基{F}=[Fxi,Fyi,Nzi,Mxi,Myi,Mzi,BIi,Mζi,础上考虑约束扭转、畸变以及剪力滞等10个自由3收稿日期:2007-06-14基金项目:教育部优秀青年教师基金资助项目(教人司[2000]11号)作者简介:卢彭真(1974年生),男,博士研究生;E2mail:pzh_lu@1631com典尚设计-路桥效果图、三维动画http://www.dillsu
7、n.com第2期卢彭真等:箱梁单元与梁格法在异型桥梁分析中的应用55度的单元刚度矩阵[K]20×20。析计算。从而可以得到一个在初等梁基础上考虑约束扭转、畸变以及剪力滞等10个自由度的单元刚2曲线梁单元刚度分析[6-7]度矩阵[K]20×20。211 薄壁曲线箱梁的约束扭转刚度分析3 异型桥梁结构中梁格分析法的结构图1表示薄壁等截面曲梁单元,设空间弯曲的简化与等效参数模拟形心轴OiOj在同一平面内,SiSj为剪心曲轴它与形心曲轴的偏距为y0,为简化分析,不考虑剪心梁格理论主要思想是将桥梁的上部结构用一个偏距x0的影响。形心及剪心的半径分别记为RG、等效的梁格来模
8、拟,运用梁格理论处理叉形
