以余弦函數(shù)為剪力滯翹曲位移函數(shù)的薄壁箱梁剪力滯效應研究.pdf

1、隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，大跨度、大翼緣的寬體箱梁被廣泛應用于現(xiàn)代橋梁建設中，然而箱梁的剪力滯問題不容忽視，若不認真對待這些問題，很可能會造成箱梁局部開裂、局部失穩(wěn)甚至于更加嚴重的后果。因此對薄壁箱梁的剪力滯效應進行深入研究具有重要的理論和工程意義，本文基于薄壁結構理論和能量變分原理對單室和雙室箱梁進行了以下研究：
　　(1)基于懸臂板和頂板相等的單室直腹板箱梁，選取余弦函數(shù)為剪力滯翹曲位移函數(shù)，各個翼板采用同一最大剪切轉角差為剪力

2、滯廣義位移，利用能量變分原理推導出箱梁截面控制微分方程，結合簡支、懸臂的邊界條件，分別給出簡支、懸臂支撐下，集中力和均布力下箱梁截面的縱向應力解。針對一個典型的單室箱梁為例，利用數(shù)值解和本文解研究剪力滯系數(shù)橫向、縱向分布規(guī)律，結果表明，本文選取余弦函數(shù)為剪力滯翹曲位移函數(shù)研究剪力滯效應具有良好的計算精度，本文解與數(shù)值解吻合程度良好。
　　(2)針對一般的單箱單室梯形截面箱梁，從各個翼板具有不同的縱向翹曲這一本質出發(fā)，分別考慮各個翼

3、板取相同的最大剪切轉角差和不同的最大剪切轉角差為剪力滯廣義位移，利用能量變分原理分別推導出箱梁截面控制微分方程組，結合簡支邊界條件給出箱梁集中力和均布力時，各個翼板的縱向應力解。利用本文解和數(shù)值解分析各個翼板取相同和不同最大剪切轉角差對箱梁剪力滯效應精度的影響，研究表明，取不同最大剪切轉角差時的縱向應力解精度優(yōu)于取相同最大剪切轉角差的縱向應力解精度，并且能夠精確的反映各翼板間剪力滯翹曲的差異；其次分析了高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)

4、律，結果表明，負剪力滯系數(shù)隨高跨比的增大而減小，正剪力滯系數(shù)隨高跨比的增大而增大；集中力下，高跨比對剪力滯系數(shù)的影響類似于直線分布；均布力下，高跨比對剪力滯系數(shù)的影響類似于曲線分布。
　　(3)針對單箱雙室簡支箱梁，各個翼板選取不同的最大剪切轉角差為剪力滯廣義位移，基于能量變分原理分別推導了考慮剪切變形和不考慮剪切變形時的截面控制微分方程組，根據(jù)簡支邊界條件給出了各個翼板的縱向應力解和箱梁的豎向撓度解。利用本文解析解和數(shù)值解分析剪

5、切變形對箱梁縱向應力和豎向撓度的影響，結果表明，剪切變形不影響箱梁縱向應力，但是對撓度有明顯的影響，即考慮剪切變形的撓度解最大，不考慮剪切變形的撓度解次之，初等梁理論獲得的撓度解最小。此外，研究了雙室箱梁截面剪力滯系數(shù)橫向分布規(guī)律和高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)律，研究得到了與單室箱梁類似的結論，不同之處是邊腹板的剪力滯效應略大于中腹板的剪力滯效應。
　　(4)針對無懸臂板的單箱雙室簡支箱梁，荷載橫向對稱變位時，箱梁頂板、底板

6、縱向位移存在差異，因此頂板、底板采用不同的剪力滯廣義位移，同時在計算外力勢能時應考慮荷載橫向位置的影響，利用能量變分原理推導出荷載橫向變位下的箱梁截面控制微分方程，結合簡支邊界條件給出均布荷載下箱梁頂板、底板的縱向應力解。利用本文解和數(shù)值解分析跨中截面剪力滯系數(shù)橫向分布規(guī)律和高跨比對跨中截面剪力滯系數(shù)的影響規(guī)律，研究表明，荷載由邊腹板對稱向單室頂板中心移動時，頂板與腹板交匯處剪力滯系數(shù)將由正剪力滯變?yōu)闊o剪力滯，再由無剪力滯變?yōu)樨摷袅?/p>