特殊支承條件下薄壁箱梁剪力滯效應(yīng)的梁段有限元分析.pdf

1、特殊支承箱梁被越來(lái)越多地使用在橋梁工程中。本文主要應(yīng)用梁段有限元方法，分析了在特殊支承條件下薄壁箱梁的剪力滯效應(yīng)。
　　本文在初等梁理論的基礎(chǔ)上考慮箱梁剪力滯效應(yīng)，將剪力滯效應(yīng)引起的附加撓度作為廣義位移，把剪力滯變形視為一種獨(dú)立的基本變形。引入4個(gè)初參數(shù)，應(yīng)用初參數(shù)法推導(dǎo)剪力滯單元?jiǎng)偠染仃??？紤]剪切變形影響下的約束扭轉(zhuǎn)翹曲位移模式，選取箱梁的扭轉(zhuǎn)位移函數(shù)形式，應(yīng)用初參數(shù)法得到約束扭轉(zhuǎn)的單元?jiǎng)偠染仃嚒１”谙淞航Y(jié)構(gòu)在發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形

2、時(shí)，將上述兩個(gè)剛度矩陣迭加，得到相應(yīng)于正交支承薄壁箱梁彎曲和扭轉(zhuǎn)單元?jiǎng)偠染仃?，再引入剛臂約束，進(jìn)一步得到特殊支承箱梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃?。根?jù)有限元分析的原理，在桿系平面有限元電算程序 FRAME2的基礎(chǔ)上，編制得到特殊支承箱梁有限元電算程序MFRAME2。
　　應(yīng)用一維有限元電算程序 MFRAME2，對(duì)一特殊支承三跨連續(xù)箱梁進(jìn)行了內(nèi)力分析。結(jié)果表明：集中荷載作用在中跨跨中頂板中間位置處時(shí)，隨著斜交角的增大，彎矩圖和剪力滯廣義力矩圖的峰值

3、減小，峰值出現(xiàn)在集中荷載作用處和特殊支承處。在同一特殊支承處，靠近集中荷載的支點(diǎn)處的彎矩和廣義力矩峰值要大于遠(yuǎn)離集中荷載的支點(diǎn)處峰值。在同一截面上彎矩值遠(yuǎn)大于剪力滯廣義力矩值（絕對(duì)值），但彎矩圖和剪力滯廣義力矩圖的形狀不同。兩者都是在集中荷載作用截面和支承點(diǎn)截面達(dá)到峰值，剪力滯廣義力矩達(dá)到峰值后衰減很快，而彎矩圖衰減相對(duì)平緩一些。隨著斜交角的增大，雙力矩圖的峰值增大，峰值出現(xiàn)在特殊支承處。在同一特殊支承處，靠近集中荷載的支點(diǎn)處的雙力矩峰

4、值要大于遠(yuǎn)離集中荷載的支點(diǎn)處峰值。雙力矩達(dá)到峰值后衰減很快。在偏心荷載作用下，扭矩和雙力矩的分布變得更復(fù)雜，剪力滯翹曲應(yīng)力和約束扭轉(zhuǎn)翹曲應(yīng)力之和占控制截面總應(yīng)力的比例較大，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意。
　　應(yīng)用 ANSYS中的SHELL63殼單元對(duì)特殊支承三跨連續(xù)箱梁進(jìn)行了應(yīng)力分析。結(jié)果表明：箱梁截面正應(yīng)力隨著斜交角的增大而減小，但減小的程度在變大。偏心荷載對(duì)特殊支承截面應(yīng)力影響較大。在腹板與頂板相交處及腹板與底板相交處的剪力滯系數(shù)隨著斜交角