變截面連續(xù)箱梁約束扭轉(zhuǎn)分析.pdf

1、對(duì)薄壁箱梁翹曲的分析方法有很多種，目前主要采用三維有限元模型來計(jì)算，但是三維有限元模型的前期準(zhǔn)備既耗時(shí)又要投入人力，在計(jì)算過程中對(duì)計(jì)算機(jī)的要求也比較高。另外，利用有限元模型時(shí)，計(jì)算所得到的結(jié)果由于受到各種因素的影響，其計(jì)算結(jié)果很難讓人滿意。主要是因?yàn)槠浣Y(jié)果既受到應(yīng)力集中的影響，其中又包含有總體響應(yīng)的成分，因此人們很難從計(jì)算結(jié)果中找出明確的數(shù)據(jù)。作為設(shè)計(jì)人員又很難運(yùn)用其計(jì)算所得到的結(jié)果來對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此常規(guī)的有限元法在實(shí)際中的應(yīng)用還是

2、有一定限制的。
　　變截面連續(xù)箱梁或設(shè)有橫隔板的箱梁在受到偏心荷載作用時(shí)，由于截面變形受到約束不能自由變形。纖維的變形主要以拉壓為主，這種由于纖維拉壓變形容易使斷面上產(chǎn)生翹曲正應(yīng)力σω，由于這種正應(yīng)力分布不均勻?qū)⒁鸾孛娴亩渭羟凶冃?。本文以薄壁桿理論及有限元法為基礎(chǔ)，首先進(jìn)行基本理論推導(dǎo)，定義廣義位移函數(shù)（扭轉(zhuǎn)角θ）和表示翹曲程度的函數(shù)β'。通過理論推導(dǎo)分別建立了翹曲正應(yīng)力σω和約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τ與廣義雙力矩B和扭矩T之間的關(guān)系。

3、建立了基本微分方程，運(yùn)用初參數(shù)法求解基本微分方程。最后根據(jù)有限元知識(shí)推導(dǎo)了箱梁在發(fā)生約束扭轉(zhuǎn)時(shí)的單元?jiǎng)偠染仃嚭偷刃Ч?jié)點(diǎn)力公式。文章還參照桿系結(jié)構(gòu)有限元分析的一般思路，編制了可一維離散的箱梁約束扭轉(zhuǎn)的分析計(jì)算程序(Fortran程序)，來求出任意截面的翹曲正應(yīng)力σω和約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τ。
　　作為工程設(shè)計(jì)中容易接受的一維桿系有限元法，與傳統(tǒng)的有限元法相比較，一維桿系有限元法具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如前期準(zhǔn)備少、耗時(shí)短而所得的各分量卻具有明確的

4、物理意義，同時(shí)容易理解，無論對(duì)箱梁的理論研究還是對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)都有很好的幫助。
　　通過本文的研究，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:
　　1.通過把變截面連續(xù)箱梁離散成等截面的一維梁段單元，求出任意截面應(yīng)力的這一方法與模型試驗(yàn)所得的實(shí)測(cè)值相比，本文的方法具有很好的可靠性。通過計(jì)算可以看出翹曲雙力矩B沿梁的跨度方向在支承斷面處和集中扭矩作用處非常大，但它能夠迅速衰減;在集中扭矩作用處扭轉(zhuǎn)力矩有突變。
　　2.通過和試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?shí)測(cè)值進(jìn)行