箱梁畸变应力计算可视化设计.pdf

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1、施工技术与应用箱梁畸变应力计算可视化设计摘要：箱梁由于其独特特性在现代大跨径桥梁中得到广泛应用，然而箱梁截面应力的计算需要考虑的因素要比T梁或空心板梁复杂的多，比如剪力滞，畸变等问题。但是这些问题的计算比较复杂，在设计中往往不易考虑进去。本文就目前比较流行的计算方法，采用VB对箱梁的畸变效应进行可视化设计，通过本程序只要输入一些基本参数就可以得到需要的结果。关键词：箱梁；畸变应力；弹性地基梁比拟法；可视化设计。对于有限长梁(XL<4，由初参数法解微分方程得到挠度、剪力和弯矩【即1问题的提出畸变角、畸变力和畸变双

2、力矩)的函数表达式，公式中的常数由相应的边界条箱型截面因其具有良好的结构性能，因而在现代各种桥梁中得到广泛的件确定。应用。然而在偏心荷载作用下，箱梁则会发生扭转和畸变效应，从而产生扭转固定端的边界条件为：应力和畸变应力，这对桥梁设计都是不利的。畸变角(挠度)：0，畸变力Y。=o即；0虽然近几十年来，出现很多畸变应力的计算方法，但是对于实际操作起来还是不够方便，使得在桥梁设计过程中，未有将这部分的效应考虑进去。基如果固定端给定沉降和转角，则边界条件为已知值。于此，本文采用VB对箱梁的畸变效应进行可视化设计，通过本

3、程序只要输入简支端的边界条件为：畸变角(挠度)O一些基本参数就可以得到需要的结果。畸变双力矩力_0即=02计算方法的选择与介绍，如果固定端给定沉降和转角，则边界条件为已知值。等截面箱梁的畸变应力计算，国内外学者做了大量的研究工作，已经有自由端的边界条件为：非常成熟的理论和实用方法，本程序采用的理论就是精确而实用的弹性地基畸变双力矩蹦=0即=o畸变剪力Q=o即=0梁比拟法(BEF相似法)。aX‘aX。2．1畸变荷载分解如果固定端给定沉降和转角，则边界条件为已知值。研究畸变效应，最主要的一步就是确定畸变荷载。下面就

4、常见的单箱单2．4有限长梁初参数求解结果室截面形式简单介绍畸变荷载的分解，其他截面与此类似不再赘述。有限长梁采用初参数法得到其解为：如图所示，作用在顶板的偏心垂直荷载P可分解得到图所示的P1和P2r=萌+去一％唬一QoiI九(ox<≤a)I2tI-Bz~o丽1珐一丽1+(a

5、续对其分解可以得到角点偏载，然后继续4=(舭sin一cosXx)将角点偏载分解即可得到反对称角点偏载，反对称角点偏载将会引起箱梁的刚性扭转和畸变效应。进一步分解既可得到引起畸变效应的畸变荷载Vd。3单箱单室矩形截面畸变可视化首先由图(I)中可以得到Pl=P(b+2e)／(2b)，P2=P(b一2e)／(2b)，于是可以得到Pv-(P1+P2)／2=P*e／b，同理最终可以得到Vd：Pv，2=e，Vh=P*~2／h，所以在启动可视化程序，在启动窗体上输入材料的弹性模量和剪切模量(程序最终应用影响线加载的时候，所施

6、加的畸变荷载应为Vd*b。以此计算材料的泊松比)之后，“选择计算类型”一栏中点击“畸变”此时“畸变2．2等截面箱梁的畸变微分方程和计算参数问题”框架控件变成可用状态，单击“截面类型”列表框可以选择“单箱单室矩各种截面形式的畸变微分方程的推导过程，可以参看文献，本文直接将形”、“单箱单室梯形”、“单箱双室矩形”三种类型。单击“单箱单室矩形”即可结果进行编程。单箱单窒矩形截面向箱型梁的畸变微分方程为：进人单箱单室矩形截面尺寸的对话框。31截面设计E／7+Ei=ydb进入截面尺寸对话框后，对照尺寸示意图输入数据，通过

7、输入箱梁截面式中各计算参数参考文献【1]信息后，按照提示进入下步计算，程序会根据计算得到的参数，自动判断采用2．3畸变微分方程的求解的公式，并计算得到结果，此时程序得到的结果是畸变角和畸变双力矩的影上述微分方程的解，可采用解弹性地基梁相同的方法，如初参数法。当响线。hL~>4时，则跨中区域相似于两边为无限长的弹性地基梁，两端部相似于一边3．2桥粱结构加载为无限长的弹性地基梁；hL<4时，则按有限长的弹性地基梁求解。求得截面影响线分布情况计算好之后，点击“类型选择”菜单，可以进行下一步的畸变角后，根据公式求畸变双

8、力矩、畸变翘曲应力和横向弯矩，进一步得到计算即添加荷载。在“荷载信息”一栏中，对于汽车荷载，提供了三种情况即横向弯曲应力。“汽一10级”、“汽一15级”、“汽一2O级”程序根据畸变角影响线的值来布置汽车荷对于无限长梁(XL~4)，跨中截面作用一单位畸变荷载时，根据初参数载，使得畸变角值最大。系统除了提供三种汽车荷载外，还提供了自定义荷法，得到箱形梁中截面畸变角和畸变双力矩的双曲线函数表