考虑滑移和剪切变形的单箱双室组合箱梁剪力滞效应

为准确分析单箱双室组合箱梁的剪力滞效应,考虑钢混凝土的界面滑移效应和钢腹板的剪切变形,针对顶底板和翼板定义不同的剪力滞翘曲位移函数,基于能量变分法推导出单箱双室组合箱梁剪滞效应的控制微分方程及其闭合解。以单箱双室组合箱梁算例为基础,利用该方法分析其剪力滞效应的规律,结果表明:在同时考虑滑移和剪切变形时,组合箱梁的挠度比初等梁理论解大,且其挠度随界面滑移刚度的增大而减小;组合箱梁在均布荷载作用下,滑移量与荷载值近似成正比关系;在相同条件下,钢箱梁底板的剪力滞效应较混凝土顶板显著。     

统筹考虑全截面剪切变形能的单剪滞位移参数的薄壁箱梁剪力滞计算方法

从薄壁箱梁弯曲剪应力、剪切变形与截面纵向位移之间的关系入手,推导了箱梁全截面翼板与腹板纵向位移沿箱室周线的分布函数,据此提出优化的 箱梁全截面剪力滞翘曲广义坐标函数。基于能量变分原理建立了综合考虑全截面剪切变形能的单剪滞位移的弯曲剪力滞控制微分方程组。该微分方程与既有 的箱梁剪力滞理论形式上保持一致,而将翼板剪力滞分析与腹板的弯翘分析统一起来。均布荷载作用下的简支梁与悬臂梁算例分析表明,该算法求得的剪力 滞系数和挠度值与块体元模型吻合良好。与不考虑腹板剪切变形的算法比较,该理论计算的剪力滞系数和挠度计算结果误差更小。     

考虑腹板剪切变形的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应分析

在波形钢腹板组合箱梁中,剪力主要由波形钢腹板承担。由于波形钢腹板的抗剪刚度比混凝土腹板有较大程度的降低,波形钢腹板会产生较大的竖向剪切变形。为此,基于能量变分法建立了考虑腹板剪切变形的波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应分析方法。通过试验对该理论分析方法进行验证,并基于该理论分析方法研究波形钢腹板剪切变形对剪力滞效应的影响。同时,基于该分析方法提出了采用影响线最不利加载方式进行相关规范中规定的汽车荷载作用下的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析。结果表明：考虑腹板剪切变形的分析方法与试验结果吻合度良好;波形钢腹板的剪切变形有利于减轻三跨连续梁正弯矩区的剪力滞效应,即考虑腹板剪切变形后翼缘有效宽度系数值更接近于1。     

波形钢腹板组合箱梁剪力滞及剪切变形分析模型

为分析波形钢腹板组合箱梁的应力及变形,提出了考虑轴向平衡条件、翼板剪力滞效应和腹板剪切变形的分析模型.在位移场中增加截面纵向位移考虑轴向平衡条件.分别引入剪力滞强度函数及截面转角,以俘获剪力滞效应及剪切变形.采用虚功原理建立组合箱梁分析的控制微分方程,进而推导位移变量的解析表达式.利用三维有限单元模型的结果验证文中提出...     

基于截面内剪力流分布规律的剪力滞效应分析

引起剪力滞效应的本质是截面内的纵向剪切变形.基于截面纵向剪力流的大小,提出了剪切翘曲位移函数修正系数.以此为计算模型,运用最小势能原理,结合变分方法,推导了考虑剪力滞效应的附加弯矩、挠度以及剪力滞系数的一般表达通式,并求解了在均布荷载作用下,简支箱梁的挠度与剪力滞系数的计算方法.结果表明,挠度与剪力滞系数与剪切转动趋势成正比,而与纵向剪切变形值无关.考虑修正系数的方法比传统的方法具有更高的求解精度.     

曲线矩形箱梁静力分析的双翘曲位移函数法

以薄壁曲杆理论为基础,本文提出了一种对大悬臂板曲线箱梁力学特性分析的解析法。为了准确反映曲线矩形箱梁翼板和悬臂板(b1≠b2)的剪滞变化幅度,分别对上下翼板和悬臂板设置了一个不同的剪滞纵向位移差函数(U1(z),U2(z))。以最小势能原理为基础,考虑了弯曲和翘曲扭转(包括二次翘曲剪切)的因素,引入了剪力滞后效应和剪切变形的影响,建立了薄壁曲线箱梁的弹性控制微分方程和自然边界条件,获得了弯、扭、翘和剪力滞效应相耦合的广义位移的闭合解,讨论了跨宽比、荷载类型和曲梁半径R等因素对曲线箱梁翼板应力和剪滞效应的影响,揭示了各参数之间的内在关系。算例中,本文解析解与板壳有限元结果吻合较好,证明了本文方法的有效性,所得公式是对曲梁剪滞理论的发展。     

单箱双室组合箱梁剪力滞效应分析

通过对组合箱梁底板、混凝土顶板与悬臂翼板引入不同的剪滞翘曲位移函数,利用能量变分法推导出考虑界面相对滑移、钢腹板剪切变形和剪力滞效应的微分方程及均布荷载作用下的解析解。以带有悬臂翼板的单箱双室组合箱梁为例,运用提出的解析法对其剪力滞效应进行分析,并与ANSYS有限元结果对比。结果表明:提出的解析法所得结果与ANSYS空间有限元计算结果吻合良好;界面滑移量和挠度随着滑移刚度的增大而增加,而剪力滞效应则无较明显的变化,因此在一定条件下可忽略滑移刚度对剪力滞效应的影响;混凝土顶板应力随着滑移刚度的增大而增大,且中腹板部位处顶板的剪力滞效应较边腹板部位处大,而钢箱梁底板则与之相反。     

框筒结构的层模型简化分析方法

将分析平面框架结构的D值法简化，并推广应用于框筒结构在侧向荷载作用下的内力和位移分析上。将楼层变形划分为剪切变形和弯曲变形；结构的整体剪切变形及内力直接用D值法进行分析，考虑了翼缘框架的剪切刚度的影响；结构的整体弯曲变形及内力通过假定轴向位移模式的简化方法进行分析，考虑了正剪力滞的影响，分析了影响结构位移的因素。通过与空间框架分析程序的比较表明，本文方法简单，实用，可直接进行手算，因而可供初步设计阶段使用。     

考虑界面滑移效应的波形钢腹板箱梁解析解

为研究界面滑移效应对改进型波形钢腹板箱梁的影响,考虑腹板剪切变形及截面轴力自平衡条件建立了组合箱梁桥的控制微分方程,进而推导出简支箱梁的滑移位移函数和翼缘板最大纵向位移差函数表达式。以受均布荷载的改进型波形腹板组合箱梁为算例,基于箱梁荷载工况和边界条件,得到了组合箱梁桥挠度、上下翼缘板截面正应力和剪滞系数表达式。利用有限元软件,通过在翼缘和腹板间添加弹性连接单元模拟滑移效应,验证提出的理论方法的正确性。最后,采用推导的理论公式研究了剪切抗滑移刚度对组合箱梁桥截面正应力、剪滞系数和挠度的影响规律。结果表明：理论解与有限元模拟结果吻合较好,提出的理论公式可用于结构设计或软件开发;剪切抗滑移刚度对组合箱梁翼缘截面正应力及挠度影响较大;在均布荷载作用下,与不考虑滑移效应相比,考虑滑移效应后的上翼缘截面正应力减小7.44%,下翼缘截面正应力增大6.79%,箱梁桥跨中挠度增大8.8%;剪切抗滑移刚度对组合箱梁翼缘板剪滞系数的影响较小,影响幅度在1%以内。     

曲线箱梁桥结构分析的一种有限元计算方法

本文提出在梁轴向引入高阶位移插值函数的曲线箱梁结构计算方法 ,由于本方法综合考虑了剪力滞、畸变以及大曲率等因素的影响 ,合地反映了箱梁结构的变形特性可用比较少的单元得到良好的计算精度 ,通过与通用程序Ansys6 1的计算结果比较 ,验证了本文方法的计算精度以及在工程设计中的实用价值     

曲线箱梁考虑曲率及剪力滞影响的力学分析

在分析曲线箱梁力学性能时考虑了剪力滞效应,并且还考虑了曲车半径对箱梁截面特性的影响,推导了曲线箱梁在不同支承条件及载荷型式下的纵向剪切位移差公式。分析结果与文献［５,６］比较表明：本文方法简单而有效。     

波形钢腹板组合箱梁动力特性分析

以哈密顿原理为基础,综合考虑剪力滞、手风琴效应的影响,推导了组合箱梁的控制微分方程及其闭合解,分析了剪力滞、手风琴效应等参数对组合箱梁动力特性的影响。结果表明：计算结果与有限元值吻合良好;剪力滞和手风琴效应对组合箱梁的竖向刚度有减小作用;随箱梁高跨比的增大,频率阶数的升高,手风琴效应和剪力滞的影响表现越明显;不同波纹钢腹板型号对组合箱梁的竖向刚度影响较小。     

考虑剪力滞效应的变截面箱梁桥固有频率及其影响研究

针对变截面连续箱梁桥剪力滞效应所带来的安全问题,研究剪力滞效应条件下的变截面薄壁箱梁固有频率,基于箱梁截面内应变-位移-基本变形的关系,提出一种考虑剪力滞效应的三节点梁段法,编写了有限元计算程序,通过案例验证了所提出方法的可靠性。     

基于位移和等价刚度的建筑结构减震控制设计

基于金属屈服型阻尼器和以双线性滞回模型表示的主体结构侧向变形骨架曲线,提出了一种用于结构减震控制的直接基于位移的弹塑性设计方法。建立了单自由度减震系统稳态响应下的等价阻尼比和等价刚度的计算式,推导了平均阻尼比的显式表达式,并将平均阻尼比作为地震作用下减震结构滞回耗能的等价阻尼比。考虑阻尼器不仅向结构系统提供附加阻尼还提供附加刚度,提出了减震结构在目标位移下的等价刚度与层剪力成比例的分配条件,以实现目标位移下结构刚度的分布优化。为考虑高阶振型的影响,提出对基于1阶振型的设计结果的修正方法。采用层剪切模型,对28种具有不同弹性刚度、2次刚度比和屈服位移角分布形式的结构进行减震设计,对非控制结构和控制结构实施了共计336种工况的弹塑性时程分析。结果表明,控制结构的层间位移角较好地控制在目标位移角以内,且各层位移角均匀分布,基本达到预期的变形目标。同时,控制结构的残余变形角更小,离散程度也更小。所提方法可有效地应用于结构的减震控制设计。     

剪力滞对斜拉桥中Π形主梁弯曲刚度影响分析

按实际施工动态过程分析剪力滞对Π形结合梁斜拉桥中主梁弯曲刚度的影响。基于能量变分法引入简化的剪力滞翘曲位移函数,导出一种可以考虑剪力滞与Π形结合梁弯曲刚度耦合影响的实用梁单元。该方法每节点采用两个剪力滞自由度,可以处理斜拉桥中集中弯矩引起的剪力滞位移边界条件突变和施工动态过程中荷载和剪力滞位移边界条件不断变化的问题。结合某Π形结合梁斜拉桥进行数值分析并与实测数据比较,验证了本文方法的有效性与准确性。研究表明,剪力滞效应使斜拉桥中主梁的抗弯刚度减小,且在悬臂施工阶段比成桥阶段的影响更大;相对于简支箱梁和连续箱梁而言,剪力滞对Π形结合梁斜拉桥主梁弯曲刚度的影响相对小一些,在悬臂施工阶段其对中跨的影响约为2%~7%,对边跨的影响约为3%~12%。     

一种钢箱梁弯曲剪应力的有限元分析方法

钢箱梁的弯曲剪应力的求解为超静定问题。提出从平截面假定出发,根据壁板间的变形协调条件,建立平面线单元刚度矩阵,用有限元法求解壁板剪应力,并对计算所得的剪切变形进行修正,利用修正后的剪切变形来计算弯曲正应力的不均匀分布,来反映箱梁受力情况下的剪力滞效应,以简明算例说明计算理论,为钢箱梁的剪应力求解及剪力滞效应的计算提供了一种新的计算思路。     

基于剪切变形规律箱梁振动时的剪力滞效应

利用翼板剪切变形规律定义了剪滞翘曲函数,用变分原理推导了箱梁考虑剪力滞效应后的微分方程、边界以及初始条件,由于该微分方程的特殊性,确定了差分法为该方程的有效解法,并最终给出了该方程的数值解。最后通过简支梁算例的计算结果验证了方法体系的可行性。此外,在振动时薄壁箱梁的剪力滞效应会对位移和应力产生较大影响,从而使跨中截面的位移响应和腹板与悬臂板连接处的应力响应幅值有所增大。     

箱型梁附加挠度与剪力滞效应的一维有限元分析

当前箱型梁剪力滞效应分析的一维离散有限元法对剪力滞函数的处理存在局限性,而且剪力滞系数难以准确反映翼缘截面剪力滞效应及其变化规律。为此,利用箱梁附加挠度代替剪力滞函数建立箱梁翼缘的纵向位移函数,并根据能量变分原理建立控制微分方程并识别了其中的待定参数。以箱梁挠度、附加挠度及其一阶导数作为单元节点位移参数,提出了箱型梁剪力滞效应分析的一维离散有限元法,给出了箱梁的自然边界条件和强迫边界条件。基于箱梁挠度和附加挠度定义了新的剪力滞系数,分析了不同支撑条件对箱型梁剪力滞效应的影响。算例分析证明了该方法的有效性,且具有较高的计算精度;与传统的基于应力的剪力滞系数相比,基于挠度的剪力滞系数能够更加准确地反映箱型梁截面的剪力滞效应及其分布规律。     

基于修正翘曲位移模式的薄壁箱梁剪力滞效应分析

选取剪力滞效应引起的附加挠度作为描述剪力滞变形状态的广义位移,在合理构造剪力滞翘曲位移函数的多参数修正模式基础上,提出薄壁箱梁剪力滞效应的分离解析理论,避免了已有文献中将剪力滞变形状态与初等梁挠曲变形状态联合在一起分析时的复杂性。用基于最小势能原理的变分法建立关于附加挠度的控制微分方程及边界条件。通过对箱形截面引入两个整体修正系数,使剪力滞翘曲应力在箱梁横截面上不合成轴力和弯矩,以充分反映剪力滞翘曲应力的自平衡性质。对悬臂翼缘板引入边界约束修正系数,以便反映悬臂翼缘板与顶板的不同边界约束对剪力滞翘曲模式的影响。根据空间有限元计算的翼缘板应力结果,确定悬臂板边界约束修正系数的具体数值。简支箱梁及连续箱梁数值算例表明,按本方法计算的翼缘板应力与空间有限元计算结果吻合良好,从而验证了本分析方法的正确性。     

交错桁架结构体系的空间二阶弹塑性全过程分析

本文基于非线性连续介质力学理论和内力屈服面塑性流动理论,推导出计算交错桁架结构体系极限承载力的二阶弹塑性刚度方程。该方法在刚度方程的构造中考虑了单元轴力、剪力、弯矩、扭矩以及结构剪切变形的影响,并在塑性铰处考虑了内力之间的相互影响。算例分析表明本文方法具有良好的计算精度。