变曲率曲梁挠曲扭转分析

本文首先导出了任意线形变曲率曲梁的基本微分方程,作为应用实例按伽辽金法求解微分方程,提出了分析变曲率简支曲梁的具体方法与公式。本文演引的实用挠曲扭转理论适用于任意线形变曲率曲梁,因此比现有理论有更广的应用范围,著名的Vlasov方程可看作本文所得基本微分方程的特例。     

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。     

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。     

曲线钢-混凝土组合箱形梁的约束扭转、畸变和界面双向滑移效应

提出了曲线钢-混凝土组合箱形梁考虑翘曲、畸变及双向滑移的有限梁单元模型,模型中每个单元包含22个自由度,分别包括曲梁的横向位移、挠度、纵向位移、扭转角、畸变角及钢与混凝土界面的相对滑移。通过虚功原理构造了曲线梁的平衡方程,给出了曲梁的刚度矩阵及等效荷载矩阵。通过与已有文献计算结果的对比分析,验证了所提有限梁单元的准确性。并采用有限梁单元模型分析了曲梁初曲率、横隔板数量及组合梁界面剪力连接刚度对曲线组合梁力学性能的影响。结果表明,曲梁初曲率的增大会引起梁的位移和应力的增大,设置横隔板能显著降低畸变角和畸变位移。     

变速多移动质量耦合作用下多跨变截面箱梁桥振动响应分析

针对工程中广泛应用的多跨变截面箱梁桥,考虑移动车辆的惯性力,模拟多个移动质量变速运动耦合振动情况。根据梁桥振动理论,建立多移动质量-简支梁系统的振动方程,分离变量法推导出解耦的强迫振动变系数二阶微分方程。采用附加矩阵方法,对移动质量产生的惯性力用形函数进行离散处理。编制桥梁动力响应计算程序,在时域内数值积分对某高速公路上一座三跨变截面箱梁桥在多辆汽车变速运动作用下的振动响应进行求解分析。计算结果表明:多个移动质量变速运动对梁桥产生的整体振动效应是一种非线性叠加关系;变速移动质量作用下梁桥动位移大于移动力作用下的动位移;连续箱梁桥的动力响应与移动质量的初速度和加速度有关。     

空间曲梁计算

用螺旋单元作为基本单元拟合成各种曲梁,而各螺旋单元再分割成有限个近似直梁的子单元,通过子单元的平衡,变位方程和节点平衡方程推导出了递推公式,公式简捷而容易程序化,可应用于考虑剪切变形的宽梁、高梁的变截面曲梁,折线梯梁及弹性地基曲梁计算等。     

与圆弧形曲梁连结的框架柱侧移刚度

从悬臂直梁出发,可以推导出线刚度与固定端弯矩及铰支端转角的相互关系,进而通过该关系推导出曲梁的折算线刚度.如果考虑楼板的刚度足够大,利用传统的D值法可以直接计算出相关柱的侧移刚度.如果考虑楼板的刚度是有限的,则可以通过建立平衡方程和协调方程得出曲梁中部柱子的位移与其它柱子位移之间的关系,进而可以对曲梁中部柱子侧移刚度的修正系数进行调整,最终可以求出曲梁中部柱子的侧移刚度.     

任意开口薄壁截面圆弧曲梁弯扭精确分析

现有薄壁曲梁弯扭理论缺乏严密的理论推导。本文基于薄壁构件分析的两个基本假定，导出了任意开口薄壁截面圆弧曲梁的翘曲位移、正应力、剪应力及其各自合力以及平衡微分方程的精确表示式。为便于应用，本文还给出了一套具有良好精度的内力简化公式及相应的平衡微分方程。     

薄壁箱形大曲率梁桥理论分析

对于截面周边可变形的大曲率薄壁箱梁,本文提供了实用的理论计算方法。本文分析了初曲率对周向应变和扭转翘曲的影响,构造了一个考虑初曲率影响的弯曲、扭转、剪力滞和畸变位移模式,运用最小势能原理导出控制微分方程。最后对本文理论还进行了验证。     

形心搜索法测量桥梁位移

研究了桥梁位移的远距离测量新技术——形心搜索法的基本原理,将形心搜索方法应用于天津解放桥称重顶升检测,同时应用百分表校核,结果表明利用形心搜索法所编程序计算出的顶升位移与百分表所检测位移值最大误差仅为6.48%。     

单箱双室箱梁对称弯曲时的局部扭转效应

为研究单箱双室箱梁在对称竖向荷载作用下的受力特征,基于横截面的荷载等效原理与荷载分解,分析了单箱双室箱梁对称弯曲时的局部扭转效应。基于截面的剪力流平衡和箱室受力分解,得到了局部扭转的等效荷载及应力计算式。通过与有机玻璃模型试验和有限元模拟结果的对比,验证了局部扭转效应计算式的正确性,并获得了单箱双室简支箱梁的局部扭转效应下的应力分布规律。研究表明,单箱双室箱梁在仅中腹板作用竖向荷载及两边腹板作用相等竖向荷载时,均存在纵向弯曲和局部扭转的组合变形模式。局部扭转由约束扭转、畸变和横向弯曲效应组成,在截面引起纵向应力和横向应力。局部扭转效应的理论计算结果与模型试验和板壳有限元分析结果吻合良好,表明基于截面剪力流等效的局部扭转荷载求解方法对双室箱梁是适用的;单箱双室箱梁的局部扭转效应在荷载作用点附近截面最为突出,截面上、下缘纵向应力和横向应力以中腹板为拐点呈折线分布,其应力分布和大小与荷载在横截面上作用的部位紧密关联;对算例箱梁,局部扭转效应产生的纵向应力可达初等梁弯曲应力的25%。     

单箱三室波形钢腹板悬臂梁扭转与畸变分析及试验研究

为研究单箱三室波形钢腹板箱梁悬臂状态下的扭转与畸变性能,以乌曼斯基第二理论和箱梁理论为基础,考虑了波形钢腹板的褶皱效应对箱梁纵向刚度的影响,推导了单箱三室波形钢腹板悬臂梁扭转与畸变微分方程,并采用初参数法及弹性地基梁比拟法求解了约束扭转和畸变产生的翘曲正应力和剪应力计算式。通过1片单箱三室波形钢腹板双悬臂梁进行了偏载和对称加载试验,验证了扭转与畸变翘曲应力计算公式的正确性。最后,利用推导的理论模型,分析了梁高、箱室宽度及波形钢腹板厚度等参数对偏载作用下单箱三室波形钢腹板组合箱梁截面翘曲应力的影响。研究结果表明：提出的理论计算公式可用于准确计算单箱三室波形钢腹板悬臂梁扭转与畸变效应;悬臂梁翘曲正应力主要由畸变变形引起,而约束扭转主要产生翘曲剪应力,且悬臂梁扭转和畸变产生的翘曲正应力值和剪应力值与弯曲正应力和剪应力的比值较大,因此,单箱三室波形钢腹板悬臂状态下扭转和畸变产生的翘曲正应力和剪应力不可忽略;梁高和箱室宽度对单箱三室波形钢腹板的翘曲应力影响较为显著,波形钢腹板厚度对其几乎没影响。     

#br# 偏压荷载下钢管混凝土柱的抗扭性能试验研究

自重和水平地震作用将对曲线梁桥中墩梁固结的墩柱和拱桥钢管混凝土结构的主拱产生偏压和扭转复合效应。为研究钢管混凝土柱在偏压荷载作用下的抗扭性能,完成了8个不同截面形状钢管混凝土柱试件单调纯扭加载、往复纯扭加载和偏压-往复扭转加载拟静力试验。试验结果表明：钢管混凝土柱在往复扭转作用下的滞回曲线较为饱满,没有“捏拢”现象产生,试件的强度和刚度的损伤退化程度较低,具有较好的耗能能力。矮柱试件破坏现象较高柱试件更为明显,矮柱试件的屈服转角小于高柱,屈服扭矩与高柱相差不大,极限承载力大于高柱,极限转角小于高柱,耗能能力比高柱更好。偏压-往复扭转荷载作用下的方形截面试件刚度退化较为明显,偏压作用导致方钢管混凝土柱试件耗能能力降低。极限状态下,偏压作用改变了钢管的褶皱角度。     

脊骨梁扭转效应的分析与实验研究

以脊骨梁模型实验为基础,应用有限元软件ANSYS建立三跨连续脊骨梁空间模型,分析了扭转对脊骨梁应力的附加影响,并对脊骨梁进行了参数分析,进一步研究总结脊骨粱桥的扭转特性,用来指导设计。     

偏心裙房结构的扭转反应分析

多高层结构设计中,裙房偏心引起整个结构的扭转反应十分明显。分析表明,引起偏心裙房结构扭转反应的本质原因是结构的刚度中心在底部裙房处发生突然偏离,从而造成刚度中心的上下不连续,此时地震扭转计算和抗扭设计的关键就是调整结构的平面布置以及抗侧力构件的刚度,使其在结构平面上达到合理的分布,进而提高偏心裙房结构的抗扭性能。本文通过模型分析及工程实例分析,总结了偏心裙房结构扭转反应的主要影响因素及抗扭设计方法建议。     

水平荷载作用下考虑扭转效应的交错桁架内力和位移计算

通过对交错桁架在水平荷载作用下受力特点和水平荷载传递途径的研究,在楼板刚度无穷大假定的基础上,提出了水平荷载作用下考虑扭转效应的桁架内力和楼层位移简化计算方法,给出了层分析模型的质量中心、刚度中心、计算偏心距的计算公式,考虑弦杆-楼板组合梁效应的桁架侧移刚度计算公式.结合算例,对简化方法与有限单元法的计算结果做了对比.其结果表明,两者相差不足5%.     

苏州国际博览中心标准展厅地震反应分析

详细分析了苏州国际博览中心标准展厅结构在地震作用下的反应,对在两个主轴方向抗侧刚度相差较大的结构在地震作用下的反应及与扭转效应的关系进行了分析,指出使结构主振周期避开场地特征周期是减小结构地震反应的有效途径,两个主轴方向抗侧刚度有一定差别有利于在经济的前提下减小扭转效应。     

次梁与混凝土边框梁或外墙整浇结构设计方法的探讨

次梁与混凝土边框梁或外墙整浇结构属于钢筋混凝土超静定结构,混凝土边框梁或外墙实际为弯剪扭共同作用下的构件,国内外工程界常用的设计方法是假定边框梁或外墙对次梁的约束为零的刚度法进行结构设计,而我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)对这种设计方法没有具体的规定。通过对次梁与混凝土边梁或外墙整浇结构的协调扭矩的研究,提出了运用这种设计方法时应注意的问题,以便在设计中把握产生不安全的临界情况。     

某圆形演播大厅结构设计

某大型演播厅为空间结构 ,其 12根圆柱沿直径 42 6m的圆环布置 ,柱间只靠弧形大梁连系且弧梁还要承托看台 ,结构整体性较差。作者就此进行了结构分析计算和抗震设计 ,忽略混凝土所承担的扭矩和轴压力的影响 ,推导了钢筋混凝土圆形截面的抗扭计算公式。     

关于薄壁箱梁约束扭转的简化计算

根据薄壁箱梁受力特点,将其结构内力理想化,由此提出了薄壁箱梁约束扭转的简化计算方法。