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《薄壁曲线箱梁考虑翘曲-畸变和剪滞效应的空间分析》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3卷第6期土木工程学报Vol33No62000年12月CHINACIV几ENGD飞ERINGJOURNAL1无e.2(XX)、薄壁曲线箱梁考虑翘曲畸变和剪滞效应的空间分析韦成龙曾庆元(长沙交通学院)(中南大学)、、、、、摘要提出一种能同时考虑拉压弯曲扭转扭转翘曲畸变剪滞效应及它们之间交互作用的每节点有14,一一,个自由度的薄壁曲线箱梁空间分析单元并直接从流动的圆柱极坐标系下一点处的位移应变应力关系出发结合,。。薄壁曲线箱梁理论和有限元技术推导出该单元的刚度矩阵通过模型试验〔15][习验证了本文方法的正确性关健词曲线
2、箱梁剪滞效应流动的圆柱极坐标有限元法畸变,“用尤其是这些方法都没有考虑曲线箱梁的剪滞效1引言”。,应而忽略剪滞效应就会低估曲线箱梁结构实际,产生的应力[8]致使立交桥或高架桥的宽箱梁出现横,。,薄壁曲线箱梁桥在荷载作用下将发生弯扭组合向裂缝[9j本文在普通曲梁单元的基础上通过增加,,变形同时伴随有截面的畸变对宽翼箱梁还必须考,节点位移未知量提出一种每节点具有14个自由度“”,,虑剪力滞后现象且由于梁轴初曲率的影响这、、、、的能同时考虑拉压弯曲扭转扭转翘曲畸变翘。些变形是藕合的能同时考虑上述诸因素的方法主要、、曲畸变横挠剪
3、滞效应及它们之间藕合作用的薄壁,是板壳有限元法及有限条法板壳有限元法计算曲线。曲线箱梁空间分析单元其中剪滞效应分析采用笔者,、箱梁有很强的适用性但该法计算工作量大计算结,提出的多参数剪滞翘曲位移函数以考虑翼板宽度及,。果不便实用往往使结构工程师放弃选用有限条法其至截面形心轴距离对剪翘位移幅度的影响和轴力平,虽可减少不少自由度数但它在边界条件处理方面存,;衡条件采用乌曼斯基理论把扭转翘曲函数p取作,。在一定的局限性且该法无法分析变截面曲线梢梁一个基本位移未知量;以内腹板附加畸变竖向挠度作、,板壳有限元法有限条法的上述不足促
4、使人们去寻,为畸变广义坐标畸变横挠分析中引人横向有限条的求,比较简单的实用计算方法不少专家学者在这方面;概念几何方程采用流动的圆柱极坐标系下的应变张..。c作出了较有成效的工作PHeins[l]用差分法解,一一量关系式并直接从位移应变应力关系出发进行推,v砚脚薄壁曲梁微分方程但符氏方程是对开口薄壁,、导以使各种变形它们之间的交互作用及梁轴初曲,,曲梁导出的翘曲函数为扭转角的一阶导数因而用。率的影响等因素得以直接而又较全面地考虑[2]。它计算曲箱梁有时会引起较大的误差文献〔3〕,本文方法属于一维有限单元法可用于变截面。4采
5、用斜端面的直箱梁单元来计算曲箱梁文献〔]、、、、,、(包括变高度变宽度变壁厚)任意支承条件薄v从Vlaso薄壁曲梁理论出发提出一种考虑拉压弯,壁平面任意曲线箱梁在各种载荷作用下的一般情况、。曲扭转和畸变的薄壁曲箱梁单元文献【5〕从壳、且直线薄壁箱梁单元普通空间梁单元是向上兼容在,,体几何方程出发利用广义坐标法原理建立了空间。本文单元内的,曲线薄壁箱梁的控制微分方程组并利用有限段法进。行了数值计算文献【6」和文献【7〕先后用不同的2薄壁曲线箱梁质点空间位移与应变分析方法提出了周边不变形时薄壁曲线箱梁的单元刚度矩。阵尽管已有
6、一些薄壁曲箱梁空间分析的实用计算方.,21墓本假设与坐标系的选取法被提出来但这些方法都或多或少地存在一些局限:,“”“”在本文的分析中采用如下基本假设(l)曲线箱性有的以直代曲(包括结构上的以直代曲,、、“”,梁桥处于线弹性工作阶段结构变形由拉压弯曲和局部坐标系下几何方程的以直代曲)有的没有、、、,扭转扭转翘曲剪力滞畸变翘曲与畸变横挠组考虑扭转和畸变的藕合作用有的以扭转角和畸变角,;,成且与结构尺度相比是微小的(2)曲线箱梁截面的一阶导函数作为翘曲函数有的则没有考虑畸变作,尺寸远小于跨度与曲率半径可不计曲率沿横截面的.;
7、;收稿日期:1卯于的12:火众洲又{巧七(3)箱壁厚度与截面其他尺寸相比是很小的收到修改稿日期刻,,湖南省自然科学基金资助项目(97汀口肠3)(4)剪翘只计翼板的剪滞效应不计弯剪翘曲且只土木工程学报20以)年;,在竖向弯曲中引人剪滞效应(5)不计初曲率对畸变的畸变中心(简称畸心)其几何意义见文献【5〕,,〔’2’3]。,:中心位置的影响次要变形畸变翘曲与剪滞效应【16」或图2实际上o是横截面只发生畸变而无。,之间的交互作用亦可忽略不计仁ls]另外为分析方,其他位移时各周边位移的切向分量所共同对应的转,,便起见取直腹箱梁(
8、如图lb)作为研究对象坐,,一一动中心其位置坐标为定值可由文献【5」222节,标系及箱梁的有关尺寸见图1所示其中“勺乞为过。;中的(a)(b)()三式确定当不计初曲率对畸变,;01,一形心轴的流动的曲线坐标系为截面的扭转中心中心位置的影响时亦可用文献【16」中的642式[s];02。其位置可忽略箱梁轴线初曲率的影响为
