波形鋼腹板組合箱梁的扭轉(zhuǎn)和畸變效應(yīng)分析.pdf

1、波形鋼腹板組合箱梁（CSW組合箱梁）作為一種新型的鋼混組合梁，具有經(jīng)濟(jì)性、高效性、施工便利性等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外迅速得到推廣和發(fā)展。對于結(jié)構(gòu)整體構(gòu)造而言，波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装逵杉羟羞B接件連接，箱梁的抗扭性能有所降低。CSW組合箱梁在荷載作用下的扭轉(zhuǎn)和畸變效應(yīng)是不可忽略的。本文以單箱單室直線型CSW組合箱梁作為研究對象，主要從約束扭轉(zhuǎn)和畸變效應(yīng)兩方面對其受力性能進(jìn)行研究，主要開展了以下工作。
　　對CSW組合箱梁的約束扭轉(zhuǎn)進(jìn)行分析，

2、首先假定荷載作用下CSW組合箱梁截面形狀保持不變，從純扭轉(zhuǎn)理論出發(fā)，計(jì)入截面由扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切變形。然后利用薄壁結(jié)構(gòu)中應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和翹曲應(yīng)力在組合箱梁截面內(nèi)滿足自平衡條件，推導(dǎo)出有關(guān)約束扭轉(zhuǎn)翹曲正應(yīng)力、翹曲剪應(yīng)力的計(jì)算表達(dá)式及約束扭轉(zhuǎn)控制微分方程，并以扭轉(zhuǎn)角、翹曲位移、翹曲雙力矩和扭矩為4個(gè)初參數(shù)求解微分方程。同時(shí)，針對約束扭轉(zhuǎn)問題中需要用到的CSW組合箱梁截面扭轉(zhuǎn)幾何特性，本文通過選取合理輔助極點(diǎn)，推導(dǎo)出扭轉(zhuǎn)中心、主扇性坐標(biāo)、主扇性慣性

3、矩及主扇性靜矩的簡便公式，并通過數(shù)值算例驗(yàn)證了公式的正確性。結(jié)合算例分析簡支組合箱梁跨中作用集中扭矩時(shí)翹曲雙力矩沿梁長的變化，揭示了波形鋼腹板傾角對截面扭轉(zhuǎn)幾何特性的影響及翼緣板寬度和梁高等參數(shù)變化對翹曲正應(yīng)力的影響規(guī)律。
　　對CSW組合箱梁的畸變效應(yīng)進(jìn)行分析，通過定義混凝土頂?shù)装搴筒ㄐ武摳拱逑鄬τ诨冎行牡幕兘铅肈為畸變位移，忽略由于畸變截面變形產(chǎn)生的剪切應(yīng)變，建立了鋼腹板與混凝土底板兩部分畸變角分量之間的關(guān)系，推導(dǎo)出CSW

4、組合箱梁畸變中心位置、角點(diǎn)應(yīng)力比以及組合箱梁畸變翹曲慣性矩的計(jì)算式?；谧钚菽茉?，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初參數(shù)，求解微分方程，并導(dǎo)出CSW組合箱梁畸變翹曲正應(yīng)力的計(jì)算公式。對CSW組合箱梁的畸變翹曲正應(yīng)力與傳統(tǒng)混凝土箱梁結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證CSW組合箱梁抗扭性能降低導(dǎo)致其畸變效應(yīng)顯著。同時(shí)通過數(shù)值算例分析，驗(yàn)證了本文計(jì)算方法的正確性。按本文方法求得的翹曲應(yīng)力值與Ansys有限元計(jì)算值