单箱双室箱梁试验模型畸变效应探究

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1、单箱双室箱梁试验模型畸变效应探究　　摘要：针对单箱双室简支箱梁桥，制作了有机玻璃模型，并对其在受偏载的情况下进行了试验、ANSYS和理论三方面的分析。考虑模型试验结果应变为各项应变叠加而成，在分析其畸变应力时，剔除试验结果中扭转应变和弯曲应变再与ANSYS数值结果和理论计算结果进行对比分析。结果表明，本试验结果和ANSYS解、理论解吻合良好，该试验模型可以作为简支箱梁桥畸变研究的简易模型。关键词:畸变；试验模型；箱梁中图分类号：G642.423文献标识码：A1引言4箱形梁由于其截面形状特点在反对称荷载作用下，除引起截面刚性扭转外，还产生截面畸

2、变（即周边变形）。这种变形将使箱形梁壁产生横向弯曲应力，并因畸变后截面翘曲，在纵向出现翘曲正应力和翘曲剪应力。随着桥梁宽度和跨度的增大，单箱双室或多室箱形断面得以广泛应用，结构形式变得越来越复杂，结构变形的多样化也越来越明显，箱梁的畸变效应也逐渐受到人们的关注，这些无疑会推动桥梁结构计算分析理论和施工技术的发展。然而，在桥梁的实际设计中，由于工期等原因使得设计人员不能拥有足够的时间对大跨径桥梁进行更加详细、精确的空间分析。因此，展开对箱形截面的畸变效应实用计算的研究，对弥补现行设计方法的不足、完善桥梁规范和保证桥梁结构安全设计具有重大的实际意

3、义。本文利用单箱双室简支箱梁的有机玻璃模型试验，对其跨中截面畸变应变进行了试验、ANSYS和理论三方面的研究分析。2单箱双室简支箱梁试验模型1）模型尺寸有机玻璃制作的跨度为1000mm的简支箱梁，模型截面尺寸见图1，材料的弹性模量E=3000Mpa，泊松比=0.375。图1：单箱双室箱梁试验模型截面(mm)2）应变片布置在单箱双室箱梁模型的跨中和四分之一截面处贴有纵向和横向应变片，其跨中和四分之一处应变片各布置40片（包括纵向20片和横向20片）且布置位置相同，具体情况如图2所示图2：截面应变片布置图中YZ—1…n表示纵向应变片编号；Yh—1

4、…n表示横向应变片编号。3）模型加载4在简支梁模型跨中截面的左腹板处加一集中外荷载P,试验中P分为3级加载（分别为40kg、50kg和60kg）3单箱双室箱梁模型试验结果分析通过对模型加载试验，测得各点的应变值。其结果如图3所示a）跨中截面顶板纵向应变分布b）跨中截面底板纵向应变分布图3：截面纵向应变试验结果试验应变数值结果只是外荷载作用下各应变的叠加，因此研究截面畸变时，在试验结果中减去因扭转和弯曲产生的应变从而得到其畸变所产生的应变。为更准确、更完整地分析单箱双室简支箱梁的畸变，在试验室模型模型的基础上，对其二级加载（P=50kg）情况下

5、，同时进行了理论和ANSYS有限元三方面的分析，其畸变应变对比分析结果如图4所示。a）顶板纵向畸变应变分布对比b）底板纵向畸变应变分布对比图4：跨中截面畸变应变分布4上图可以看出，试验结果不管是在数值上还是变化规律上均与ANSYS解及理论结果吻合良好，说明该箱梁模型能够很好反应箱梁的畸变问题，可以为箱梁的畸变研究提供现实依据，从而避免现场作业所需的大量的人力、物力和财力。4结论通过对单箱双室简支箱梁模型的试验结果分析，得出结论如下：1）本文试验结果所得应变与ANSYS解及理论解基本规律和数值大小均基本接近，表明本试验具有良好的精度。2）本文所

6、制作的试验模型可以很好的反应箱梁的畸变效应，可以为箱梁的畸变效应研究提供现实依据，表明该试验模型具有一定的研究意义。参考文献[1]刘盛文,夏国权,吕含冰.单箱多室闭口薄壁截面杆的应力分析.中国公路学会学术论文集(下),2006[2]周旻昊.箱梁畸变翘曲应力分析.湖南交通科技第.2010.6[3]杜国华,毛昌时.箱梁畸变应力实用分析.第二届全国桥梁结构学术大会[4]李育楷,王全凤.考虑剪切变形的矩形截面薄壁杆件畸变分析.计算力学学报.2004.4