考虑界面滑移的多自由度钢_混组合箱梁空间有限梁段法_周凌宇

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1、第9卷第4期铁道科学与工程学报Vol.9No.42012年8月JOURNALOFRAILWAYSCIENCEANDENGINEERINGAug．2012考虑界面滑移的多自由度钢－混组合箱梁空间有限梁段法*周凌宇，贺桂超(中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)摘要:根据连续介质力学和组合箱梁力学行为特点，放弃周边不变形假定，采用局部自由度方法，建立考虑界面滑移影响的组合箱梁空间梁段有限单元法。将栓钉视为连续介质，组合箱梁各板件视为组合箱梁子单元，并将组合梁元端节点引入界面滑移及其一阶导数作为广义自由度，利用最小势能原理建立组合箱梁梁段单元刚度矩

2、阵和荷载列阵。编制组合箱梁空间非线性计算程序。计算结果表明:该方法计算可靠，容易操作且网格划分灵活，适用于大跨度组合箱梁空间非线性计算分析。关键词:桥梁工程;钢－混凝土组合箱梁;梁段有限元法;界面滑移;数值方法中图分类号:U448．21文献标志码:A文章编号:1672－7029(2012)04－0001－07Finitesegmentmethodforsteel－concretecompositeboxbeamwithmulti－degree－of－freedomconsideringslipZHOULing-yu，HEGui-chao(Schoo

3、lofCivilEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410075，China)Abstract:Thetriaxialnonlinearfinitesegmentmethodforsteel－concretecompositeboxbeamconsideringslipwasestablishedaccordingtocontinuummechanicsandmechanicalbehaviorofcompositeboxbeam，takingac-countoftheborderlinedefor

4、mationandthemethodofrelativedegreeoffreedom．Themainideaisthatthestubsareregardedasalayerofcontinuousmediumandthepanelsofcompositeboxbeamasasubelement，theslipanditsfirstderivativeweremodeledasgeneralizeddegreesoffreedomatthenodescompositeboxbeamelement，withthesectionco－ordinati

5、onbetweentheoveralldeformation．Basedonthetheoryofminimumpotentialenergy，theelementstiffnessmatricesandvectorofnodalpointforcewereformed．Anonlinearanalysisprogramforcompositeboxbeamwasworkedout．Theresultshowsthatthemethodisreliable，easytobeusedanddivided，andsuitforspecialnonlin

6、earanalysisoflarge－spancompositeboxbeam．Keywords:bridge;steel－concretecompositeboxbeam;finitesegmentmethod;slip;numericalmethod经典薄壁箱梁弯扭理论是建立在周边不变形和完全剪力连接和部分剪力连接组合梁，必须考虑界［1］忽略剪应力对变形影响的基础上，但是箱梁在偏面滑移对挠度的影响，同时组合箱梁桥跨度大、壁薄心荷载作用下将产生纵向弯曲、扭转、畸变和横向挠质小、恒载占荷载比例大、活载偏心所引起的扭转应［2］曲。组合箱梁中混凝土板与

7、钢箱梁连接件刚度有力不能忽略，同时组合箱梁截面宽、肋距大，由“剪力［3－4］限，在交界面处存在一定的水平滑移和掀起。对于滞效应”引起的剪切变形大，不能忽略。*收稿日期:2012－04－16基金项目:国家自然科学基金资助项目(50708112)作者简介:周凌宇(1973－)，男，湖南长沙人，副教授，博士，从事钢－混凝土组合结构的研究2铁道科学与工程学报2012年8月2文献［5－6］提出了板桁框架法分析正交箱ζ＇＇－k1ζ=k2Q(4)梁，文献［7］提出了桁梁梁段有限元分析空间桁E1I1w＇＇+E3I3ζ＇+M=0(5)架，文献［8－9］采用整体位移与

8、局部位移叠加的从式(5)得到:方法，建立分析正交箱梁的梁段有限元法，文献［1011w＇=(－M(x)－E3I3ζ＇)=－(