考虑剪切变形影响的开口薄壁梁约束扭转研究

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1、学校代号10536学号12102020253分类号U448密级公开硕士学位论文考虑剪切变形影响的开口薄壁梁约束扭转研究学位申请人姓名陈勇所在学院土木与建筑学院指导教师刘建副教授学科专业土木工程研究方向桥梁结构理论与新技术、新工艺论文提交日期2015年4月学校代号：10536学号：12102020253密级：公开长沙理工大学硕士学位论文考虑剪切变形影响的开口薄壁梁约束扭转研究学位申请人姓名陈勇指导教师刘建副教授所在学院土木与建筑学院专业名称土木工程论文提交日期2015年4月论文答辩日期2015年5月答辩委员会主席肖泽林研究员级

2、高工RestrainedtorsiontheoryanalysisofopenthinwalledbeamsconsideringsheardeformationbyCHENYongB.E.(HunanCityUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinCivilEngineeringinChangshaUniversityofScience&TechnologySupe

3、rvisorAssociateProfessorLiuJianApril,2015长緣理工大学学位论文原削性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特剔加从标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名＝＾月乙日：日期；７７ｉｒ年％、｜＾学位论文版巧使用援权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论

4、文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可。！＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇編本学位论文同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密回。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）作者签名；日期陈芙：方年／月文日■导师签名；日期＾日

5、；年＾月＾摘要开口薄壁梁在相同的横截面面积下可以获得更大的刚度，因而在各种建筑结构和桥梁工程中得到广泛的应用。为了确保其正常的工作，必须建立符合实际变形情况的开口薄壁梁力学模型，传统的符拉索夫理论由于抓住了其主要变形特征而在工程中广泛使用，但该理论忽略了二次剪应力对结构性能的影响，使其应用大受限制。为考虑剪切变形对开口薄壁梁约束扭转的影响，本文在符拉索夫开口薄壁梁理论的基础上发展了考虑剪切变形影响的开口薄壁梁约束扭转理论，主要研究内容如下：1、探讨了开口薄壁梁约束扭转的静力行为，对考虑剪切变形影响的开口薄壁梁约束扭转理论

6、进行推导，给出了初参数法的一般解法，并推导了在不同扭矩荷载和边界条件下的位移及内力表达式。2、针对考虑剪切变形影响的开口薄壁梁约束扭转理论中出现的扭转剪应力不均匀系数，推导了几种常见的开口薄壁截面扭转剪应力不均匀系数的精确表达式，分析了扭转剪应力不均匀系数随高宽比、高厚比以及宽厚比等参数的影响规律。3、鉴于考虑剪切变形影响的开口薄壁梁约束扭转的解析解公式比较复杂，本文为得到与Timoshenko梁理论有类似的简化公式，探讨了圣维南扭矩可以忽略时的情形，阐述了简化方法与考虑剪切变形影响的解之间误差来源，定义剪切变形影响参数，给

7、出了不同结构不同扭矩荷载下简化方法与解析解之间要达到5%的误差所需要的条件；分别对槽型截面和Z型截面梁进行了参数分析，定量的分析了各种理论与考虑剪切变形理论之间的误差大小随参数变化的趋势并得出了相关结论。4、对开口薄壁梁在横向、纵向偏心荷载作用下的约束扭转进行分析，将开口薄壁梁所受的偏心荷载作为一种外加双力矩考虑，推导了一些常见结构在偏心荷载作用下的变形及内力表达式；对槽型梁受纵向荷载进行了参数分析，定量地分析了各种理论与考虑剪切变形理论之间的误差大小随参数变化的趋势并得出了相关结论；同时分析了翘曲应力占总应力的百分比随参数

8、变化的趋势并得出了相关结论。5、开口薄壁梁受轴向偏心弯矩荷载产生约束扭转时，按其弯曲中心的计算公式将不再适用。关键词：开口截面；剪切变形；约束扭转；简化方法；参数分析IABSTRACTOpenthinwallbeamunderthesamecrosssectionalareacangain