加劲肋布置对薄壁钢箱梁受力性能影响的研究

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1、摘要随着对现代结构计算精度要求的不断提高，对大型复杂结构中的箱梁进行内力计算时采用传统的刚周边假定已不能准确计算箱梁结构的内力。与传统梁相比薄壁钢箱梁必须考虑截面畸变效应和扭转效应对受力性能的影响，同时实际工程中箱梁往往设置加劲肋。综合考虑以上因素，根据大型钢结构工程中薄壁钢箱梁的计算需求，本文基于广义坐标法原理和势能驻值原理推导出薄壁箱粱在任意荷载作用下全面考虑轴向变形、剪切变形、双向弯曲变形、扭转变形、截面翘曲变形和畸变变形的梁单元刚度矩阵，此单元刚度矩阵可以方便的考虑实际工程中设置加劲肋后的薄壁箱梁的受力分析。用MATLAB编制了薄壁钢箱梁结构的有限元计算分析程序，用该

2、有限元程序计算分析了加劲肋布置对薄壁钢箱梁受力性能的影响，并从中总结规律，探讨加劲肋合理的布置方法，为实际工程设置加劲肋时提供一定的参考。从各种约束条件和各种荷载作用下翘曲正应力的分布规律可以看出，截面畸变效应产生的翘曲正应力在数值上与弯曲正应力差不多，而扭转效应产生的翘曲正应力相对较小，所以在薄壁箱梁受力分析时一定要考虑截面畸变的影响。加劲肋的设置对减小薄壁箱梁截面畸变效应产生的翘曲正应力的作用非常明显。当薄壁箱梁上加劲肋的布置间距为跨度的1／8—1／10时，畸变翘曲正应力很快减小到零，此时可以忽略截面的畸变效应。梁端支承情况不同，薄壁箱梁截面的畸变效应和扭转效应对总的正应

3、力的影响程度不同。悬臂梁和两端固支梁的畸变效应和扭转效应的影响较大，简支梁上的畸变效应和扭转效应的影响相对较小。关键词；薄壁钢箱梁；加劲肋；广义坐标法；畸变；翘曲：有限单元法；MA=TLAB河海大学硕士学位论文ABSTRACTWithenhnneingthecalculationprecisionofmode,lrllbtl-uctulfe$，itCall’texactlycalculatetheinternalforcesofbox—beaminlarge-scalecomplexstnletllres、析tlltheIraditionaiassIlmptionthatth

4、ebox-beamhasrigidperiphery．Comparedwiththetraditionalbeam，asteelthin-walledboxbeammustbetakenintoaeeotmttheimeluenceofsectiondistortionandwarpingOilStI'CS$performance，whilestiffeningribsaleoftensetIlpintheboxbeaminactualprojects．Consideringtheabovefactorsandaccordingtocalculationneedsofstee

5、lthin-walledboxbeaminlarge—scalesteelprojects，thisarticlededucedalleWstiffnessmatrixofthin-walledboxbeamunderanyload,whielatookfullaccountofaxialdeformation,sheardeformation,two-bendingdeformation,torsiondeformation,sectionwarpingdeformation,distortiondeformation．Andthiselementstiffnessmatr

6、ixcallbeeasilyusedtOanalyzethestressofthin-walledboxbeam晰tllstiffeningribsinactualprojects．Itprogrammedthef'miteelementcalculateprogramofthin—walledboxbeamstructuresbyMATLAB．Usingtiffsf'miteclementprogram,itanalyzedtheinfluenceofstiffeningribs011stressperformalleeofsteelthin-walledboxbeam，c

7、oncludedregularityfromtherulesandfoundrationalmethodofsettingstiffeningribs．Anditalsoprovided．somereferencesofsettingstiffeningribsinactualprojects．Fromthewarpingstressdistributionundervariousconstrainconditionsandloads，thewarpingstressbysectiondistortio