薄壁曲线箱梁剪力滞效用的有限元解法与实验研究

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1、第36卷，第3期公路工程Vo1．36，No．32011年6月HighwayEngineeringJun．，2011薄壁曲线箱梁剪力滞效用的有限元解法与实验研究邹芒，孙浩(湖南省吉怀高速公路建设开发有限公司，湖南怀化418000)【摘要】解释了箱梁的剪力滞效应并对其常用解法的优缺点进行了比较，介绍了有限元解法，利用SHELL63单元，运用ANSYS有限元分析方法对一具体箱梁进行分析，得出计算值与实验值吻合良好，可见利用ANSYS对薄壁箱梁剪力滞进行求解简单且可靠。[关键词】薄壁箱梁；剪力滞效应；有限单元法；shell63单元；

2、ANSYS【中囝分类号】U448．213[文献标识码】A[文章编号]1674—0610(2011)03—0026—04StudyofCurvedBoxGirderUtilitybytheExperimentalandFiIliteElementMethodZOUMang，SUNHao(Jishou-HuaihuaexpresswayConstructionDevelopmentCo．，LTDofHunanprovinc，Huaihua，Hunan418000，China)[Abstract]Thispaperexplains

3、theshearlageffectofboxgirderandcomparestheadvantagesanddisadvantagesofcommonlyusedmethods，thenintroducesthefiniteelementmethodandAnalysesacon—creteboxgirdbySHELL63elementbasedonANSYS。Theresultisingoodagreementwiththeexperi—mentalvalues．Themethodproposedinthispaperi

4、ssimpleandvalid．[Keywords]Thin-walledboxgirder；Shearlageffect；Finiteelementmethod；shell63unit；AN-SYS中间小(或大)而两边大(或小)的应力状态，这种现1引言象称为“剪力滞后效应”(简称剪力滞效应)。近年来预应力混凝土箱形梁桥在我国得到迅速目前，大型有限元分析软件ANSYS在桥梁设计发展，薄壁箱梁截面具有较大的抗扭剐度，结构在施中得到了广泛的应用，文中利用ANSYS来实现薄壁工和使用过程中具有良好的稳定性；顶板和底板具箱粱剪力滞效

5、应分析。有较大的混凝土面积，能有效抵抗正负弯矩，适应具2剪力滞理论与研究现状(见表1)有正负弯矩的构造；承重结构和传力结构相结合，使各部件共同受力，截面效率高，适合预应力混凝土空近几10a来，国内外的许多学者对剪力滞问题间结构布束⋯，在国内外桥梁结构设计中得到广泛提出了许多新设想和不少新理论，归纳起来大体可的应用和推广。初等梁理论认为，箱梁发生对称挠分为以下4类：①以弹性理论为基础的经典解曲时，截面变形前后均服从平截面假定，翼板(包括析法，如单纯扭转理论、考虑翘曲影响的弹性薄壁曲顶板和底板)沿横截面方向的法向应力分布是均匀杆

6、理论、梁格系理论、正交异性板理论、板梁组合系的．然而实际上，翼板内各纵向纤维变形并不一致，理论、折合板理论；②以简化结构图式为基础的比使得箱梁翼板不再服从平截面假定，表现为翼板的拟杆法和能量变分法；③以有限元为基础的数值剪切变形使翼板远离梁肋处的纵向位移滞后于肋板解法，如有限单元法，有限条法等；④以科学试验边缘处，从而引起截面法向应力不均匀分布，即出现为基础的模型试验研究。【收稿日期】201l—O3—20[作者简介]邹芒(1981一)，男，湖南湘阴人，工程师，主要从事高速公路建设与管理工作第3期邹芒，等：薄壁曲线箱梁剪力滞效

7、用的有限元解法与实验研究27表1当前研究理论的优缺点总结Table1Theadvantagesanddisadvantagesofcurrentresearchtheory箱梁的剪力滞效应是一个比较复杂的问题，影可以承受平面内荷载和法向荷载，应力刚化和大变响因素众多，尽管国内外的学者在这方面做了大量形能力已经考虑在其中。该单元共有4个节点，每的工作，各种理论和方法各有特点，但是现有的研究个节点具有6个自由度，可以沿节点坐标系、y、理论和方法受到一定的限制，同时也存在一些共同方向平动和转动。SHELL63单元的几何形状、节点问

8、题：①目前剪力滞研究的结构形式大多局限于位置及坐标系见图1。等截面简支梁、悬臂梁和连续梁，对于变截面连续梁、水平曲线梁、斜拉桥等研究效少。②目前剪力滞研究的荷载形式基本上停留在静载范围的竖向集中荷载和均布荷载而没有考虑轴向和横向荷载共同作用下的受力状态。因此，需进一步研究压弯薄壁结构的剪力