本文關(guān)鍵詞： 薄壁箱梁 曲線箱梁 剪滯效應(yīng) 彎扭分析　出處：《蘭州交通大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著我國現(xiàn)代化事業(yè)的日益加快，為了適應(yīng)復(fù)雜的地形地勢，曲線梁橋得到了廣泛應(yīng)用。薄壁箱梁由于其獨有的特點，在曲線梁橋中被采納。但箱形梁中的剪力滯現(xiàn)象，使曲線箱梁的彎扭分析變得復(fù)雜化。所以早期研究曲線箱梁時，往往不考慮剪力滯效應(yīng)。后來不少學(xué)者開始探討曲線箱梁考慮剪滯效應(yīng)的分析，但忽略了剪滯翹曲應(yīng)力的自平衡性質(zhì)及二次剪流對約束扭轉(zhuǎn)的影響，使曲線箱梁的彎扭特性不能得到比較客觀的反映。 本文基于能量變分法，考慮由剪滯翹曲位移產(chǎn)生的剪滯翹曲線應(yīng)變能和由新的翹曲廣義位移產(chǎn)生的翹曲應(yīng)變能等，建立曲線箱梁的控制微分方程及邊界條件，采用迦遼金數(shù)值解法進(jìn)行求解。推導(dǎo)薄壁箱梁幾何特性中的扭轉(zhuǎn)中心及主扇性坐標(biāo)的實用公式，使曲線箱梁的彎扭分析過程相對簡化。數(shù)值算例驗證時，，先利用數(shù)學(xué)軟件MATLAB算出理論值，然后與用ANSYS軟件得到的有限元值、試驗測出的實測值進(jìn)行對比，來證明本文方法的合理性。比較剪滯翹曲位移函數(shù)由三次拋物線變?yōu)槎螘r，以及曲率半徑、寬跨比等參數(shù)變化時，對曲線箱梁的影響。研究表明： （1）建立的曲線箱梁控制微分方程，如果忽略剪力滯的影響，且用扭角的一階導(dǎo)數(shù)代替新的翹曲廣義位移，會變成符拉索夫方程。導(dǎo)出的扭轉(zhuǎn)中心及主扇性坐標(biāo)的計算公式對之后計算過程的簡化起到了重要作用。用本文方法對水平曲線箱梁有機模型進(jìn)行求解，得到的計算值與有限元值、實測值基本符合，驗證了文中所提出的理論及導(dǎo)出的公式的正確性。 （2）當(dāng)剪滯翹曲位移函數(shù)由三次拋物線變?yōu)槎螘r，只有曲線箱梁內(nèi)力中的剪滯力矩變動較大，而每點的正應(yīng)力、翹曲雙力矩和彎矩都基本不變。 （3）由于彎扭耦合作用，曲線箱梁跨中截面內(nèi)外側(cè)分布的應(yīng)力并不對稱，且應(yīng)力絕對值隨著曲率半徑的增大而減小。內(nèi)力、撓度和扭轉(zhuǎn)角的絕對值也都隨著曲率半徑的增大而減小。寬跨比對剪力滯系數(shù)的影響比起曲率半徑略大。在均布荷載作用下，位于跨中截面的剪滯位移和翹曲位移為零。應(yīng)力和內(nèi)力的絕對值隨著寬跨比的變化規(guī)律與隨著曲率半徑變化的規(guī)律一致。
[Abstract]:With the rapid development of modernization in China, curved girder bridges are widely used in order to adapt to the complicated terrain. Thin wall box girder is adopted in curved girder bridges because of its unique characteristics. The bending and torsional analysis of curved box girder becomes more complicated. Therefore, the shear lag effect is often not considered in the early study of curved box girder. Later, many scholars began to discuss the analysis of shear lag effect in curved box girder. However, the self-equilibrium property of shear lag warping stress and the effect of secondary shear flow on restrained torsion are neglected, which makes the bending and torsional characteristics of curved box girder unable to be reflected objectively. Based on the energy variational method, the governing differential equations and boundary conditions of curved box girder are established by taking into account the strain energy of the shear lag curve generated by the shear lag displacement and the warping strain energy generated by the new warping generalized displacement. The practical formulas of torsion center and principal fan coordinate in the geometric characteristics of thin-walled box girder are derived, which simplifies the bending and torsional analysis process of curved box girder. The theoretical values are calculated by using the mathematical software MATLAB, and then compared with the finite element values obtained by ANSYS software, and the experimental measured values are compared to prove the rationality of the method in this paper. When the shear lag displacement function changes from the cubic parabola to the quadratic, the results are as follows: (1) when the shear lag displacement function is changed from a cubic parabola to a quadratic one, The influence of curvature radius and ratio of width to span on curved box girder is studied. 1) the governing differential equation of curved box girder is established. If the influence of shear lag is ignored, the new warping generalized displacement is replaced by the first derivative of torsion angle. The derived formulas of torsion center and principal fan coordinates play an important role in the simplification of the calculation process. The organic model of horizontal curved box girder is solved by the method in this paper. The calculated value is basically in agreement with the finite element value and the measured value, which verifies the correctness of the theory proposed in this paper and the derived formula. 2) when the displacement function of shear lag warpage is changed from cubic parabola to quadratic, only the shear lag moment of curved box girder varies greatly, but the normal stress, warping double moment and bending moment of each point are basically unchanged. 3) because of the coupling of bending and torsion, the stress distribution inside and outside the middle section of curved box girder is not symmetrical, and the absolute value of stress decreases with the increase of curvature radius. The absolute values of deflection and torsion angle also decrease with the increase of radius of curvature. The influence of the ratio of width to span on shear lag coefficient is slightly greater than that of radius of curvature. The shear lag displacement and warping displacement in the middle section of the span are zero. The absolute values of stress and internal force vary with the ratio of width to span and are consistent with the variation of curvature radius.
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U441

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本文編號：1505340