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)性強等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于橋梁工程中，高強輕質(zhì)日益成為箱梁結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要趨勢。對于整體結(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)分析也一直是國內(nèi)外許多學者廣泛關(guān)注并研究的課題。針對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題，本文以單室斜腹板直線箱梁作為研究對象，主要從以下幾個方面分別對箱梁的約束扭轉(zhuǎn)和畸變效應(yīng)進行深入研究。
　　針對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假定其截面形狀保持不變的前提下進行的。在純扭轉(zhuǎn)理論的基礎(chǔ)上計入由翹曲扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的斷面剪切變形。通過選取廣義翹曲位移自由度，利用平面應(yīng)力問題中應(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)力的計算表達式及約束扭轉(zhuǎn)微分方程。以扭轉(zhuǎn)角、翹曲位移、翹曲雙力矩和扭矩為4個初參數(shù)，給出了微分方程的解。針對約束扭轉(zhuǎn)問題中需要用到的箱形截面扭轉(zhuǎn)幾何特性，本文通過選取輔助極點，導(dǎo)出了計

3、算扭轉(zhuǎn)中心、主扇性坐標及主扇性慣性矩的簡便公式，通過數(shù)值算例驗證了本文方法的正確性。結(jié)合數(shù)值算例，詳細分析了集中扭矩作用于不同位置時翹曲雙力矩沿梁長的變化，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。
　　針對斜腹板薄壁箱梁的畸變效應(yīng)分析，本文通過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)出角點應(yīng)力比和畸變中心的計算式以

4、及考慮畸變效應(yīng)時體系的總勢能，基于最小勢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個初參數(shù)，給出了微分方程的初參數(shù)解。對簡支箱梁模型的畸變翹曲應(yīng)力計算表明：本文計算值與有關(guān)文獻中給出的計算值吻合良好，驗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)變化對畸變翹曲應(yīng)力的影響。對在自由端處受扭轉(zhuǎn)荷載和畸變荷載的懸臂箱梁計算表明，按本文方法求得的翹曲應(yīng)力值與有限元計算值及其他文獻給出的計算值均吻