曲线箱梁考虑剪滞效应时的弯扭分析

弯、扭、剪力滞耦合的曲箱梁剪滞效应力学模型
熊稚军;罗旗帜;杜宏彪;吴幼明
【期刊名称】《四川理工学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(019)004
【摘要】文章以薄壁曲杆理论为基础,合理地假设了三个剪力滞翘曲位移函数,应用能量变分法推导出考虑曲率半径影响、弯、扭、剪力滞耦合的曲线箱梁弹性控制微分方程及其边界条件,为薄壁大曲率箱梁剪滞效应建立了理论分析基础.
【总页数】6页(P5-10)
【作者】熊稚军;罗旗帜;杜宏彪;吴幼明
【作者单位】广东工业大学建设学院,广州,510640;佛山科学技术学院,广东,佛山,528000;佛山科学技术学院,广东,佛山,528000;广东工业大学建设学院,广
州,510640;佛山科学技术学院,广东,佛山,528000
【正文语种】中文
【中图分类】U448
【相关文献】
1.含剪力销（锥）螺栓法兰连接结构弯剪扭耦合振动研究 [J], 芦旭;张宇航;陈岩;毛鹏程;余飞;关振群
2.连续弯箱梁桥剪力滞效应分析 [J], 于传君;孙玉武
3.曲箱梁考虑剪力滞效应的弯扭耦合分析 [J], 段海娟;赵人达;周益云
4.曲箱梁桥考虑翘曲和剪滞效应的弯扭耦合变形分析 [J], 韦成龙;刘小燕
5.曲线波纹钢腹板组合箱梁剪力滞翘曲位移函数研究 [J], 王连广;佟永晨;陈力栋
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箱形梁的剪力滞效应分析摘要: 针对某100m+192m+100m预应力混凝土连续刚构桥的箱梁受力特征，以现有的剪力滞效应理论为基础，并利用三维通用有限元分析软件ANSYS，建立本桥在运营阶段的三维有限元实体模型，分析了该桥在恒载、恒载与预应力荷载组合下的箱梁顶底板的应力分布情况，同时根据相关公式计算了各截面的剪力滞系数。

关键词：箱梁有限元实体模型剪力滞系数0引言箱梁剪力滞效应是指在箱形梁中,产生弯曲的横向力通过肋板传递给翼板,而剪应力在翼板上的分布是不均匀的,在肋板与翼板的交接处最大,随着离开肋板的距离增加而逐渐减小,因此,剪切变形沿翼板的分布是不均匀的。

由于翼板剪切变形的不均匀性,引起弯曲时远离肋板的翼板之纵向位移滞后于近肋板的翼板之纵向位移,因此弯曲应力的横向分布呈曲线形状,这种弯曲应力分布不均匀的现象,称作剪力滞效应。

剪力滞效应常用剪力滞系数λ来衡量,λ的经典定义为:当λ值大于1时称为正剪力滞效应:而当λ值小于1时称为负剪力滞效应混凝土箱梁桥虽然是空间结构，但通常按平面梁单元进行简化分析，这种计算能够把握桥梁结构纵向抗弯、抗剪的主要规律，在一般情况下，能够较好地保证结构的安全度。

然而，在大跨度、宽箱体及曲线梁桥中，结构的空间效应比较显著，难以通过平面计算解决，在这些情况下，考虑箱梁桥的空间弯曲、剪滞、扭转、畸变等效应就显得十分重要。

为考虑箱梁在偏载作用下的扭转、畸变等效应，在工程设计中，经常引入偏载增大系数用以修正按平面杆系计算的截面应力值。

有关箱梁剪力滞的相关成果已纳入规范标准之中，例如德国工业规范（DIN1075）、美国公路桥梁设计规范（(AASHTO—LRFD)、中国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）、中国《高速铁路设计规范》（试行）（TB 10621-2009）。

笔者通过对某特大桥进行空间有限元分析，讨论该桥在不同荷载下的剪力滞效应，为今后的桥梁设计提供一定的参考。

曲线箱梁的约束扭转分析曲线箱梁的约束扭转分析引言：曲线箱梁是一种常见的梁型结构，在道路、桥梁等工程中被广泛使用。

随着工程复杂度的增加，对曲线箱梁的设计和分析要求也越来越高。

本文将着重讨论曲线箱梁的约束扭转问题，并对其进行分析和探讨。

一、曲线箱梁的结构特点曲线箱梁是一种具有弯曲槽底、封闭截面的梁型结构，其截面形态与曲线形状相吻合。

由于结构特殊性，曲线箱梁在施工和使用过程中容易受到扭转的影响。

因此，对曲线箱梁进行约束扭转的分析和设计成为重要的问题。

二、曲线箱梁的约束扭转分析方法对曲线箱梁进行约束扭转分析，可以采用理论计算和有限元分析两种方法。

1. 理论计算方法理论计算方法是最常用的分析方法之一，其基本思想是根据曲线箱梁的结构特点和受力状况，通过建立数学模型计算出梁的扭转刚度和应力分布。

常用的理论计算方法包括弹性力学理论和塑性力学理论等。

这些理论提供了从宏观角度上分析曲线箱梁的方法，但在实际应用中常常受到结构假设和计算精度的限制。

2. 有限元分析方法有限元分析方法是通过将结构划分为多个小单元，利用数值求解方法计算出每个小单元的变形和应力，进而得到整个结构的变形和应力分布。

有限元分析方法可以较为准确地模拟曲线箱梁在受力时的扭转变形和应力分布。

此外，有限元分析还可以考虑曲线箱梁的非线性特性，提高分析的准确度。

三、曲线箱梁约束扭转分析中的关键问题在进行曲线箱梁的约束扭转分析时，需要重点考虑以下几个关键问题：1. 约束刚度的确定曲线箱梁的约束刚度直接影响到梁的反力分布和变形情况。

在分析中需要准确确定约束刚度，以保证分析结果的准确性。

常用的确定约束刚度的方法包括试验测量和理论估算等。

2. 材料和截面性能的确定曲线箱梁的材料性能和截面形状对扭转分析结果有着重要影响。

因此，在分析中需要准确确定材料性能和截面参数，以保证分析结果的准确性。

通常，可以通过试验和测量来获取材料性能和截面参数。

3. 非线性问题的考虑曲线箱梁的约束扭转问题中，常常存在非线性的情况，如材料的屈服、塑性变形等。

箱梁的剪力滞效应分析文章类型：论述文剪力滞效应是指箱梁在承受剪力作用时，剪切力和剪切变形之间的关系出现滞后现象。

这种现象对箱梁的承载能力和正常使用有着重要影响。

本文将介绍箱梁剪力滞效应的基本概念和分析方法，并探讨如何采取有效的措施应对剪力滞效应的影响。

一、箱梁剪力滞效应概述箱梁是一种常见的桥梁结构形式，具有结构强度高、刚度大等特点，被广泛应用于公路、铁路、城市轨道交通等领域。

箱梁在承受剪力作用时，剪切力和剪切变形之间的关系通常应该是线性的，但在某些情况下，剪切力与剪切变形之间的关系会出现滞后现象，即所谓的剪力滞效应。

剪力滞效应会对箱梁的结构性能产生不利影响，降低桥梁的承载能力和使用性能。

当剪力滞效应较严重时，可能导致桥梁出现裂缝、变形过大等现象，影响行车安全和桥梁寿命。

因此，对箱梁剪力滞效应进行分析和研究，采取有效的应对措施，具有重要意义。

二、箱梁剪力滞效应分析方法1、有限元法有限元法是一种常用的结构分析方法，通过将结构离散成多个小的单元，利用数学方法近似求解结构整体的力学行为。

对于箱梁的剪力滞效应分析，可以采用有限元法进行数值模拟，通过调整箱梁的几何尺寸、材料参数等因素，模拟剪力滞效应的产生和变化规律。

2、解析法解析法是通过理论建模和推导，得出结构的力学响应的解析解。

对于箱梁的剪力滞效应分析，可以采用解析法建立简化的力学模型，从而得到剪力滞效应的近似解。

解析法具有计算速度快、成本低等优点，但精度较有限元法低。

三、箱梁剪力滞效应应对措施1、优化结构设计通过优化箱梁的结构设计，可以降低剪力滞效应的影响。

例如，可以合理布置箱梁的横隔板和竖向肋板，增加结构的整体性和抗扭刚度；同时，可以通过选用高强度材料，提高结构的强度和稳定性。

2、增加配筋率增加箱梁的配筋率可以增强结构的抗剪能力，降低剪力滞效应引起的变形和裂缝等问题。

同时，合理的配筋设计还可以提高箱梁的承载能力和使用寿命。

3、采用新型材料采用新型材料如高性能混凝土、纤维增强混凝土等，可以提高箱梁的抗剪性能和耐久性，降低剪力滞效应的影响。

曲箱梁考虑剪力滞效应的弯扭耦合分析近年来，随着结构动力学研究的发展，曲箱梁的剪力滞效应的弯扭耦合分析得到了广泛的关注。

曲箱梁是一种复杂的圆柱梁，其中弯、扭载荷及其组合常用于桥梁结构和混凝土结构，其弯扭耦合分析在梁结构分析中具有重要意义。

曲箱梁的剪力滞效应是指弯载荷施加于梁上，其通过梁束间滞性耦合引起的梁束变形及其剪力。

滞性力可以被建模为梁束之间的无穷耦合。

此外，滞性力还可以模拟多束曲箱梁的横向连接，可在轴压荷载作用时形成滞性耦合。

基于滞性力的计算，有效的模型应考虑曲箱梁的多束结构、滞性耦合、轴压荷载及其相互作用。

基于这些考虑，曲箱梁考虑剪力滞效应的弯扭耦合分析的有效模型称为“考虑剪力滞效应的弯扭耦合模型”。

此模型把曲箱梁的剪力滞效应和弯扭耦合考虑在一起，使用一阶微分方程来进行分析。

通过使用这种模型，可以更加准确地求解曲箱梁的变形及其剪力。

此外，该模型还分析了曲箱梁的横向连接，求解轴压荷载下的变形及其剪力。

考虑剪力滞效应的弯扭耦合模型在曲箱梁分析中具有重要意义。

基于该模型，可以准确求解弯载荷施加于梁上后，梁束间滞性耦合引起的梁束位移、拉应力及其变形；滞性力还可以模拟多束曲箱梁的横向连接，求解轴压荷载对曲箱梁的影响及其位移和剪应力。

这为梁结构动力学研究奠定了基础，也可以为曲箱梁结构的安全设计提供参考。

总的来说，考虑剪力滞效应的弯扭耦合模型是曲箱梁分析中的重要工具。

它使得在轴压荷载作用下，可以准确地模拟曲箱梁的变形及其剪力，从而为曲箱梁的结构设计和结构动力学研究提供了参考。

同时，这也可以使得工程师在进行混凝土结构设计时，可以更加准确地模拟弯载荷施加于梁上时的变形和剪力，从而使得混凝土结构可以更加安全可靠。

混凝土箱梁设计中剪力滞效应分析的若干问题
混凝土箱梁设计中剪力滞效应分析的若干问题
近年来预应力混凝土箱梁桥在我国得到迅速发展,表现在跨度的增大和横截面构造的先进性,大量结构采用单箱单室大挑臂的薄壁结构.
作者：罗臣松谭科作者单位：罗臣松(贵州省桥梁工程总公司,贵州,贵阳,550000)
谭科(重庆市交通规划勘察设计院,重庆,404100)
刊名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)：2009 ""(24) 分类号：关键词：混凝土箱梁设计效应分析。

混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论与应用研究混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论与应用研究引言混凝土箱梁作为一种常见的结构形式，在桥梁、地下结构和水利工程中被广泛使用。

而剪力滞效应作为混凝土梁在受剪力加载时产生的一种特殊力学现象，对结构的性能与安全性有着重要的影响。

因此，对混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论与应用进行研究，具有重要的理论与实用价值。

一、混凝土箱梁剪力滞效应的基本原理剪力滞效应是指在加载荷载作用下，混凝土梁或板受到剪力时，其应变与应力并非以线性关系变化，而是存在一定的滞后现象。

在混凝土梁或板受剪切力作用下，由于混凝土的非线性本质，其内部发生微观变形，导致剪力滞效应的产生。

剪力滞效应的存在会导致结构刚度的降低，从而影响结构的整体性能。

二、混凝土箱梁剪力滞效应的影响因素混凝土箱梁剪力滞效应的产生与其几何形状、材料性质与加载方式等因素有关。

首先，混凝土箱梁的几何形状对剪力滞效应具有重要影响。

例如，梁的相对宽度越大，其剪力滞效应越明显。

其次，混凝土材料的性质也会对剪力滞效应产生影响。

通常情况下，混凝土材料的强度越高，剪力滞效应越明显。

最后，加载方式对剪力滞效应的影响也需要考虑。

往复加载和一次加载会产生不同的剪力滞效应。

三、混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论对混凝土箱梁剪力滞效应的分析理论进行研究，对于预测结构的性能具有重要意义。

目前，主要采用两种方法进行分析：试验研究和数值模拟。

试验研究通过设计试验样件进行剪力加载，并通过测量位移和应力来研究剪力滞效应的变化规律。

数值模拟则通过建立数学模型，利用有限元方法对结构进行仿真计算，以获取剪力滞效应的相关参数。

在试验研究方面，可以采用往复加载的方式，通过改变加载速度、幅值和循环次数等参数，来研究剪力滞效应的变化规律。

同时，通过使用高精度传感器和测量设备，获取结构在不同加载阶段的变形曲线和应力分布。

对试验数据进行分析，可以得到混凝土箱梁剪力滞效应的主要特征。

在数值模拟方面，可以根据混凝土的本构关系和剪切破坏准则，建立混凝土箱梁的有限元模型。

文章编号:1671-2579(2004 04-0061-05连续曲线箱梁剪力滞效应分析肖敏1, 李新平2(1. 广州市国际工程咨询公司, 广东广州510310; 2.摘要:该文采用空间板壳有限元法, , 为完。

; ; 分析计算收稿日期:2004-07-26作者简介:肖敏, 女, 大学本科, 工程师.1概述箱梁在对称荷载作用下挠曲时, 由于翼板的剪切变形致使弯曲应力沿梁宽方向的横向分布呈现不均匀状态, 即所谓“剪力滞”效应。

在20世纪60年代末至70年代初, 奥地利、英国、澳大利亚及德国相继发生了4起大跨径钢箱梁的重大事故, 其直接原因是在设计时忽略了剪力滞的影响, 从而低估了箱梁结构实际产生的应力, 造成结构的不安全。

近几年来, 随着城市立交桥和高架桥建设的迅速发展, 箱梁桥尤其是与单柱墩配合修建的曲线箱梁桥, 因具有外形简洁、美观、占地少、桥下通视良好等优点得到了广泛的应用, 但是我国现行桥梁设计规范对箱梁的剪力滞效应仅提出可参照T 形梁的规定处理。

因此, 提出实用的剪力滞系数计算图表很有现实意义。

近几十年来, 国内外许多学者对剪力滞效应做了大量研究。

直线箱梁的剪力滞理论已经趋于成熟, 但曲线箱梁由于存在曲率, 弯扭耦合效应明显, 使曲线箱梁的力学分析十分复杂, 研究曲线箱梁的剪力滞效应具有其特殊性。

在曲线箱梁的剪力滞系数实用计算法研究方面, 已有文献归纳了简支梁和两跨连续梁的剪力滞特点, 认为剪力滞与梁的曲率半径、宽跨比、宽高比、宽厚比、板厚比、斜腹板倾角、荷载类型等因素有关, 并就曲率半径和宽跨比两个重要参数编制了实用计算表。

但是, 两跨连续梁并不能代表多跨连续梁的主要控制断面, 三跨连续梁才更具有一般性。

本文以三跨连续梁为例, 系统地分析了连续曲线箱梁剪力滞的分布规律和特点, 进而编制实用计算表。

2研究对象及建模加载本文以某立交工程曲线匝道桥为例, 即以曲率半径75m , 跨径布置3×30m 的三跨连续曲梁为研究对象进行剪力滞分析计算。

文章编号:100926825(2007)0820319202曲线箱梁的剪力滞效应分析收稿日期226作者简介贾廷跃(632),男,讲师,内蒙古大学职业技术学院,内蒙古呼和浩特　3贾廷跃摘　要:以实桥设计参数为基础,提出用初等梁理论和板壳理论的分析方法,采用有限元法通用程序对曲线箱形截面梁桥正截面应力进行了计算分析,给出混凝土曲线箱梁在不同曲率半径下的剪力滞系数的变化规律,为确保桥梁结构的安全提供了理论基础。

关键词:曲线梁,箱形截面,曲率半径,剪力滞效应中图分类号:U445.47文献标识码:A1　概述箱形截面是连续梁、连续刚构桥在设计中常用的截面形式,宽箱形截面梁在恒载和预应力等对称荷载作用下,由于翼板的剪切变形致使弯曲应力沿梁宽度的横桥向呈现不均匀状态,称为剪力滞现象。

忽略剪力滞的影响,就会低估箱梁结构产生的应力状态,造成结构的不安全,国内外都曾发生过由此而引起的重大事故。

通常桥梁设计时按初等梁理论进行,剪力滞效应无法体现,故剪力滞问题采用板壳理论进行分析。

目前对于直线箱梁的剪力滞效应的特点研究相对成熟,桥梁设计者已有了较为明确的认识,但随着我国大力开展山区公路的建设,大跨曲线连续刚构桥、连续梁桥的应用越来越多,因此开展曲线箱梁的剪力滞分布规律的探讨有现实的意义。

采用有限元法和通用程序,系统的阐述曲线箱梁的剪力滞效应。

2　计算模型选择2.1　基本结构选取有限元计算必须选择具体的结构进行分析,故文中选择具有代表性的白涧河特大桥的结构为基本结构,该桥全长为753m 。

桥墩最高为104m ,全桥位于半径R =1225m 的圆曲线上。

主桥上部结构75m +2×135m +75m 预应力混凝土连续刚构箱梁桥,由上、下行的两个单箱单室箱形断面组成,箱梁根部高度7.5m ,跨中梁高3.0m ,其间梁高按二次抛物线变化。

采用纵、横、竖向三向预应力体系。

箱梁顶板厚跨中为0.28m ,根部为0.4m ,箱梁底板厚跨中为0.3m ,根部为1.0m ,箱梁顶板宽12m ,底板宽6.5m ,箱梁腹板厚跨中为0.3m ,根部为0.8m 。

第32卷第4期铁 道 学 报V ol.32 N o.4 2010年8月JOU R NA L OF T H E CH IN A RA ILW A Y SO CI ET Y Aug ust2010文章编号:1001-8360(2010)04-0092-04剪力滞对箱梁弯曲刚度影响的分析周世军1, 柳舒甫2, 张家玮3(1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045; 2.甘肃省住房和城乡建设厅城建处,甘肃兰州 730030;3.兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州 730070)摘 要:在薄壁箱梁剪力滞变分法原理的基础上,提出一种可以考虑剪力滞与梁弯曲刚度耦合影响的箱梁剪力滞效应的有限梁段方法,导出相应的有限单元公式。

该方法在梁段单元每节点上采用两个剪力滞自由度,以适应不同的剪力滞位移边界条件。

分析简支梁和悬臂梁两种不同边界形式的箱梁在均布荷载和集中荷载等不同荷载条件下的剪力滞系数和考虑剪力滞影响的梁的挠度,并与相应的变分法解析结果作对比,验证本方法的有效性和可靠性。

算例结果表明,剪力滞对梁弯曲刚度的影响是明显的,且梁的刚度越大,这种影响的比例就越大。

关键词:箱形梁;剪力滞;有限梁段;弯曲刚度中图分类号:T U31 文献标志码:A do i:10.3969/j.issn.1001-8360.2010.04.017Effect of Shear Lag on Deflection Stiffness of Box GirdersZH OU Sh-i jun1, LIU Shu-fu2, ZH ANG Jia-w ei3(1.Sch ool of Civil Engin eering,Chongqing University,Ch on gqing400045,China;2.Gan su Provin ce Construction Departmen t,Lanzhou730030,C hina;3.S hool of Civil E ngineering,Lan zhou Jiaotong University,Lan zhou730070,China)Abstract:On the basis of the variational principle for analyzing shear lag effect in box g ir ders,a finite segmen-tal metho d including interaction o f bending and shear lag deformation is pro posed.T he stiffness form ulations in-cluding the effect o f shear lag are deduced.In the m ethod,tw o shear-lag deg rees o f freedom are employed at each node o f the element.The shear lag effect on deflection and the shear lag coefficients ar e analyzed fo r sim-ply supported and cantilever box beams under uniform ly distr ibuted loads and concentrated loads.T he compar-i son betw een the results using the finite segm ent procedur e and those using the analytical m ethod based on the variational principle is m ade,w hich sho w s that the proposed metho d is effectiv e and reliable.Besides,the ca-l culated results also show that the effect of shear lag on deflectio n stiffness of beam s is obvious and canno t be neg lected in actual analy sis.The big ger the deflectio n stiffness of a box beam,the big ger the effect of shear lag on deflection stiffness of the beam.Key words:box g ir der;shear lag;finite segm ent method;deflectio n stiffness剪力滞是薄壁箱梁的重要力学特征之一。