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《薄壁箱形梁桥约束扭转下翘曲-畸变和剪滞效应的空间分析-谢旭》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第28卷第4期土木工程学报1995年8月薄壁箱形梁桥约束扭转下翘曲、畸变和剪滞效应的‘空间分析谢旭黄剑源铁道部科学研究院(宁波大学,,【提要】本文用一般杆系结构刚度法原理通过对普通杆件增加四个节点位移未知量推导出了约束扭转下翘曲、畸变和剪力滞效应的箱形梁空间单元刚度矩阵和均布荷载作用下,,的等效节点力向量计算式使箱形梁桥结构分析可按一般杆系结构刚度法进行减少了计算,。自由度和简化了许多数据准备数据分析工作、一引言目前对薄壁箱形梁的分析已有若干理论和方法,,,对能同时考虑且立论互异繁简不同箱梁约束扭转下翘曲、畸变和剪滞效应的方法主要是有
2、限元法及有限条法。板壳有限元法计,,王里算箱梁虽然有很大的适应性且已有许多成熟的计算程序但由于自由度数目多及前后处,。工作的复杂性影响了该方法在实际工程计算中的普及有限条法虽然可以减少一定数目的自,,,由度但当结构复杂时用有限条计算自由度数目仍是十分可观而且在边界处理等方面存在。杆系结构的刚度法由于,,一定的局限性计算简便节点处理灵活自庄度数目少且程序简,。单是在工程设计中最容易被接受的方法之一本文提出一种考虑10个节点自曲度的薄壁箱梁空间分析单元,从而可以用分析一般杆系,、。结构的刚度法对薄壁箱梁进行在约束扭转下翘曲畸变和剪滞效应的
3、计算,。本文分析虽是针对单室矩形箱梁进行的但其方法可以推广到梯形箱梁的结构计算对,,,于变截面梁可在变截面处设虚节点如果梁高按曲线变化可近似地把曲线划分为若千短的直线代替。、二薄壁箱梁单元刚度方程对图1所示的薄壁箱形矩形截面,,分别为空间三个丈向的位移每个节点取10个自甘度及转角、翘曲位移、畸变角、畸变翘曲位移、上翼板的最大剪切位移差。1、jz,,x、、取形心轴0O作为局部坐标轴y轴垂直向下yz之间符合右手螺旋法则(图。2)由杆系结构的刚度法理论,单元刚度方程为:11i“1Kj六二兀l「「只-lejijj」:o、:0j20,20,,K
4、KLd2LPj」国家自然科学墓金资助项目。4卜下立二兰广成.,、。‘开,匕,下上防t上些川}厂团图1箱形梁截面图2箱梁单元的局部坐标式中的一个:节点位移向量和荷载向量为i=ux,:‘y,。:、x,y、:,一‘,、‘i。、甲{占}〔oo8f,夕乙〕(2)、=x、y,:,x:y,z,,,。i‘i?{p}〔FFFMMMBMBM〕,uxi1;一’,;i、其中一02分别表示节点的空间三个方向线位移和角位移f为翘曲位移下‘,;。i。x,;:,为畸变和畸变翘曲位移乙为上翼板最大剪切位移差F一M为与位移量相对应的力。,、。素这里规定剪力扭矩和翘曲双力
5、矩作用线通过截面的剪切中心。,由于直线箱梁的弯扭和畸变不相祸合因此可以分别考虑后再进行组合的途径求得单元的刚度矩阵和单元等效节点力。(一)考虑剪滞效应的单元挠曲刚度系数和等效节点力,,,对空间梁单元有YZ平面内的挠曲和XZ平面内的挠曲两种且互不祸联这里对yZ,,平面内的挠曲考虑剪力滞效应因万Z平面侥曲在桥梁结构中所占的比重较小忽略剪力滞。豹影响梁在YZ2)的顺序,:平面内的挠曲单元对应式(其刚度方程为:,:Z,、Z,,。Z,门‘l.一
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14、)一“y‘一,。夕(Z)k乙(Z)(腹板),带撇者表示对Z求导数;式中」._*_,J,_f,”L,、b11.00咨~~Rz=1办19。+yo‘o-r石一U‘1气八一yo)l;;LO‘」丑;A为截面积l=一,。x(x一bb),。x上式表示轴正半轴的纵向位移负半轴与正半轴对称,y:由最小势能原理在分布力q(Z)作用下的挠曲方程为.、’xuy刀“+0SE‘12。“=叮y少leEI(Z)亡(Z)(Z)l5).0SE‘I:uy盯+‘3。“一g。=o(Z)E1亡(Z)Gl乙(Z):其边界条件为·、.=E,13;:·。SE/12·=。了1l。z::
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