薄壁箱梁的約束扭轉(zhuǎn)和畸變效應(yīng)分析.pdf

1、箱形梁由于抗扭剛度大、施工適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于橋梁工程中，高強(qiáng)輕質(zhì)日益成為箱梁結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要趨勢(shì)。對(duì)于整體結(jié)構(gòu)而言，箱梁的扭轉(zhuǎn)和畸變是不可忽略的變形，而薄壁箱梁的約束扭轉(zhuǎn)和畸變效應(yīng)分析也一直是國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者廣泛關(guān)注并研究的課題。針對(duì)目前混凝土箱梁的約束扭轉(zhuǎn)和畸變效應(yīng)分析中主要存在的問(wèn)題，本文以單室斜腹板直線箱梁作為研究對(duì)象，主要從以下幾個(gè)方面分別對(duì)箱梁的約束扭轉(zhuǎn)和畸變效應(yīng)進(jìn)行深入研究。
　　針對(duì)斜腹板薄壁箱梁的約束扭轉(zhuǎn)分析，

2、本文是在箱梁承受荷載作用時(shí)假定其截面形狀保持不變的前提下進(jìn)行的。在純扭轉(zhuǎn)理論的基礎(chǔ)上計(jì)入由翹曲扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的斷面剪切變形。通過(guò)選取廣義翹曲位移自由度，利用平面應(yīng)力問(wèn)題中應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系以及翹曲正應(yīng)力在箱梁平面內(nèi)滿足自身平衡等條件，推導(dǎo)出有關(guān)約束扭轉(zhuǎn)翹曲正應(yīng)力的計(jì)算表達(dá)式及約束扭轉(zhuǎn)微分方程。以扭轉(zhuǎn)角、翹曲位移、翹曲雙力矩和扭矩為4個(gè)初參數(shù)，給出了微分方程的解。針對(duì)約束扭轉(zhuǎn)問(wèn)題中需要用到的箱形截面扭轉(zhuǎn)幾何特性，本文通過(guò)選取輔助極點(diǎn)，導(dǎo)出了計(jì)

3、算扭轉(zhuǎn)中心、主扇性坐標(biāo)及主扇性慣性矩的簡(jiǎn)便公式，通過(guò)數(shù)值算例驗(yàn)證了本文方法的正確性。結(jié)合數(shù)值算例，詳細(xì)分析了集中扭矩作用于不同位置時(shí)翹曲雙力矩沿梁長(zhǎng)的變化，揭示了斜腹板傾角、懸臂板寬度及梁高等參數(shù)變化對(duì)箱形截面扭轉(zhuǎn)幾何特性和翹曲應(yīng)力的影響規(guī)律。
　　針對(duì)斜腹板薄壁箱梁的畸變效應(yīng)分析，本文通過(guò)選取更具一般性的畸變角γD作為畸變位移，忽略由于畸變變形產(chǎn)生的剪切應(yīng)變，建立了兩部分畸變角分量之間的關(guān)系，推導(dǎo)出角點(diǎn)應(yīng)力比和畸變中心的計(jì)算式以

4、及考慮畸變效應(yīng)時(shí)體系的總勢(shì)能，基于最小勢(shì)能原理建立了畸變控制微分方程。以畸變角、畸變翹曲位移、畸變翹曲雙力矩及畸變矩作為4個(gè)初參數(shù)，給出了微分方程的初參數(shù)解。對(duì)簡(jiǎn)支箱梁模型的畸變翹曲應(yīng)力計(jì)算表明：本文計(jì)算值與有關(guān)文獻(xiàn)中給出的計(jì)算值吻合良好，驗(yàn)證了本文方法的正確性。結(jié)合數(shù)值算例，分析了相關(guān)截面參數(shù)變化對(duì)畸變翹曲應(yīng)力的影響。對(duì)在自由端處受扭轉(zhuǎn)荷載和畸變荷載的懸臂箱梁計(jì)算表明，按本文方法求得的翹曲應(yīng)力值與有限元計(jì)算值及其他文獻(xiàn)給出的計(jì)算值均吻