李育楷[1]2002年在《横隔板间距对矩形截面薄壁杆件畸变的影响》文中进行了进一步梳理本文采用工程实践常用的荷载分解法对矩形截面薄壁杆件的畸变进行分析，研究横隔板间距对畸变效应的影响。 首先，以单轴对称矩形截面薄壁杆件为研究对象，假设其在反对称荷载作用下翘曲位移和切向位移的分布函数，考虑剪切变形的影响，利用最小势能原理建立单位均布畸变荷载作用下的畸变角微分方程。采用微分方程的一般解法对该畸变角微分方程进行求解，并推导求解的初参数格式。随之，通过实例，将本文理论与传统不考虑剪切变形的畸变分析理论及州SYS有限元软件的分析结果作比较，验证了本文理论的正确性，结果还表明考虑剪切变形的影响大大提高了考虑畸变效应的计算精度。 在初参数格式的基础上，本文又推导出考虑剪切变形的畸变分析的刚度矩阵及等效节点载荷列阵，获得便于实际应用的畸变分析刚度法。 最后，深入地研究了横隔板间距对薄壁杆件畸变的的影响。在均布和集中两种反对称荷载情况下，按两端固定、两端简支和悬臂叁种不同的支承情况，采用刚度法对同一矩形截面薄壁杆件的畸变和刚性扭转分别进行分析。通过改变横隔板设置的数量，考察在不同横隔板密度下薄壁箱梁的畸变效应，从而得到横隔板设置密度对畸变效应的影响曲线，并与刚性扭转效应作了比较。通过研究得到初步结论：设置一定数量的横隔板可以大幅度地减小薄壁杆件的畸变效应；另一方面，尽管横隔板设置到比较大的密度(横隔板间距与截面最大尺寸之比为1.25)，与刚性扭转效应相比，畸变效应仍不能忽略。因此建议，对薄壁杆件作约束扭转分析时一定要考虑截面畸变的影响。
伍绍慧[2]2012年在《混凝土薄壁箱梁扭转与畸变效应数值分析》文中研究指明混凝土薄壁箱梁凭借其良好的空间整体受力性能，在工程上得到了广泛应用，然而在偏心荷载作用下，混凝土薄壁箱梁不仅会发生弯曲变形，还会由于扭转与畸变效应的影响发生刚性扭转和畸变。工程实践和理论研究证明，扭转与畸变效应对混凝土薄壁箱梁的不利影响是不可忽视的。因此，本文在混凝土薄壁箱梁受扭全过程模拟分析的基础上，针对扭转与畸变效应的影响，对混凝土薄壁箱梁受扭构件进行了数值分析，主要成果如下：1、通过选取合理的单元类型与材料模型，对钢纤维混凝土薄壁箱梁纯扭试验进行了全过程模拟。结果表明，ANSYS软件分析结果与试验结果吻合良好，开裂扭矩的误差为2.1%，极限扭矩的误差在5%，证实了ANSYS软件可以较好地用来模拟混凝土薄壁箱梁受扭构件的受力—变形全过程。2、横隔板的布置会提高混凝土薄壁箱梁的整体抗扭刚度，降低扭转与畸变效应对混凝土薄壁箱梁的不利影响。横隔板的厚度与整体抗扭刚度的提高值不成正比，随着横隔板厚度的增加，整体抗扭刚度的提高值与厚度的比值不断增大。当横隔板具有一定的厚度时，跨内横隔板的厚度对混凝土薄壁箱梁畸变效应的影响较小。3、对于集中荷载作用下的受扭构件，当集中荷载属于永久性荷载时，在集中荷载作用处设置一道横隔板后，扭转与畸变效应的不利影响基本降到了最低程度；当集中荷载属于活荷载时，横隔板的间距对扭转与畸变效应的影响较大，对于本文模型，当横隔板的间距在L/7时，箱梁应力最大值基本降到了最低程度。对于均布荷载作用下的悬臂式受扭构件，端横隔板能大幅度的降低扭转与畸变效应的不利影响，随着横隔板数量的继续增加，纵向正应力最大值的降低有限。4、翼缘板对扭转与畸变效应的影响较小，腹板对扭转与畸变效应的影响较大，在腹板处设置加劲肋可以有效地提高箱梁的抗扭性能。
马廷[3]2014年在《薄壁箱梁的畸变效应分析》文中研究表明箱形截面在桥梁建设中被越来越多地广泛采用，这不仅是由于箱形截面具有截面抗扭和抗弯刚度大，而且箱形截面梁具有结构自重小等诸多的优点。但是箱形梁在承受偏心荷载作用时，除了引起截面刚性扭转外，还会产生截面约束扭转，也就是畸变变形。在畸变变形中，箱形截面产生翘曲应力，并且翘曲应力在箱形梁的自身弯曲应力中所占比例很大。因而在箱形截面梁的设计工作中，畸变效应必须加以考虑，是不容忽视的。箱形梁的畸变微分方程大致有两类表达形式：一是用畸变后的扭转角（畸变角）来表示的畸变微分方程，一类是用畸变挠度表示的畸变微分方程。本论文着重对用畸变角表示的畸变微分方程进行了详细的推导。本论文所做的工作有以下几个方面。首先，对箱形截面梁所承受的偏心荷载进行分解，得到用以计算的畸变荷载，畸变荷载包含了竖向和水平两种畸变荷载形式。并分析了箱形梁在斜支撑（叁条腿）情况下，由于箱梁自重而产生的畸变荷载，这类畸变荷载属于支座反力，需要单独分析。其次利用能量变分原理和静力平衡法推导出单室矩形截面箱梁的畸变微分方程，并且对用畸变角表示的微分方程和用挠度表示的微分方程进行了比较，得出了二者之间的相互转换关系。箱形梁的畸变微分方程与弹性基地梁的挠曲微分方程有相似的表达式，由此可通过求解弹性基地梁的挠度来确定箱形梁的畸变角。接着对某一单室矩形箱梁在偏心均布荷载下进行理论计算和建模分析。利用两种不同方法推导的微分方程对算例进行计算，得到两种不同的计算结果，再利用ANSYS的分析结果对两者进行比较，从而得出利用静力平衡法推导出的畸变微分方程更加精确。最后，研究了横隔板的设置对箱形梁畸变的影响作用。在集中偏心荷载和均布偏心荷载作用下，横隔板的设置对箱形梁的畸变影响不同。在均布荷载作用下，横隔板的设置对减小畸变有明显的效果，设置一定数量的横隔板时，就能有效地减小畸变的影响作用。但在集中荷载作用下，在集中荷载以外截面的横隔板对集中荷载截面的畸变影响不大，只在集中荷载截面处设置横隔板就能达到想要的效果。目前，桥梁设计者已经认识到箱形梁畸变的重要性，逐步的分析和完善了箱形梁畸变效应的影响作用。本论文中通过对单室矩形截面箱梁的畸变效应分析，也进一步说明了对薄壁箱梁畸变效应进行深入研究的必要性。
李育楷, 王全凤[4]2002年在《横隔板间距对悬挑箱梁畸变的影响》文中研究指明研究横隔板间距对悬挑箱梁畸变的影响 .通过设置不同数量横隔板的悬挑箱梁在均布扭矩作用下 ,比较畸变效应和刚性扭转效应 ,得到最大畸变效应随横隔板密度的变化曲线 .当横隔板间距 d与截面最大尺寸 b的比值大于 0 .5 35 7时 ,闭口截面杆件的约束扭转分析应考虑畸变的影响 ,尤其对于高层核心筒结构 .
任扬志[5]2016年在《考虑变间距隔板的起重机偏轨箱梁畸变特性研究》文中研究说明随着我国现代物流产业规模的不断扩大,以大型化、轻量化为目标的起重机结构设计理念已广泛运用于生产实践过程中。单纯通过减小箱梁各板元厚度,实现整机结构轻量化,势必会降低箱梁各局部区格稳定性、增加箱梁各截面纵横向变形量,不利于生产安全。如在箱梁内部按一定间距焊接横隔板,则可有效提升各板元区格的局部稳定性,同时增加箱梁整体扭转刚度和抗畸变翘曲刚度,减小偏载作用下箱梁截面纵横向变形。合理布局横隔板间距,可优化箱梁截面应力应变分布特征、提高钢材利用率,以实现箱梁结构的轻量化设计。本文紧密围绕带变间距横隔板箱梁的截面畸变变形问题,构建了基于刚(柔)性隔板假设下的箱梁畸变分析模型,系统研究了隔板位置、数量及厚度等对箱梁截面畸变变形的影响规律。本文的研究内容主要有：(1)针对带隔板箱梁,将隔板与箱梁间作用力视为隔板厚度范围内的均布畸变力矩,分别基于隔板面内无限刚度假设和箱梁与隔板间剪切变形的协调性,提出了考虑截面畸变剪切变形的带刚(柔)性隔板简支梁(悬臂梁)畸变初参数法,继而推导出箱梁各截面畸变角和畸变翘曲函数的初参数解。对比不同隔板数量和厚度下箱梁各采样点处畸变角、畸变翘曲位移和应力初参数值和有限元仿真值,结果充分验证了刚(柔)性隔板假设下的简支梁(悬臂梁)畸变初参数法的正确性。(2)基于带柔性隔板简支梁(悬臂梁)畸变初参数法,分别围绕小车位于简支梁跨中、端部及悬臂梁端部等关键位置,展开轮压点截面处畸变角、畸变翘曲应力及畸变横向弯曲底角随箱梁高跨比、隔板数及厚度比参数化分析。结果表明：当小车位于简支梁跨中或端部时,增加隔板数量、截面高跨比及厚度比可有效抑制轮压点截面节点处畸变角、畸变翘曲应力及上下翼缘板横向弯曲变形。(3)以对称畸变载荷下轮压点处节点畸变翘曲位移及应力为目标展开叁隔板简支梁的隔板位置优化分析。此优化问题是以跨中隔板局部剪切稳定性和承载板元局部弯剪组合稳定性为约束条件的连续型单变量优化问题。研究表明：不同对称外畸变力矩Md下,分别以小车轮压点处节点畸变翘曲应力、纵向畸变位移及两者组合为优化目标的最优隔板Ⅰ位于外畸变载荷作用截面处,此时跨中隔板及承载板元的局部屈曲临界载荷均为最大。(4)针对不等距对称叁隔板简支梁,以小车轮压点处畸变翘曲函数的一(二)阶导数为等效目标,分析与上述叁隔板等效的等距叁隔板简支梁高度系数与宽度系数间关系,结果表明：基于最小二乘原理的两尺寸系数间存在线性相关性。继而,系统分析了不等距对称叁隔板简支梁畸变翘曲刚度及框架刚度与原等距简支梁间非线性关系,研究表明：不等距对称叁隔板简支梁相对原等距叁隔板简支梁畸变翘曲刚度增大,畸变框架刚度减小。(5)分别以无(带)隔板简支箱梁为对象,通过FCS四通道液压伺服实验加载平台,直接对箱梁施加两对称集中畸变载荷,并借助百分表和应变仪对箱梁采样点处畸变位移和应力进行读取。对比畸变实验数据和初参数解,结果充分验证了以畸变翘曲函数为初始变量的四阶畸变初参数法的正确性和柔性隔板假设(变形协调性)的正确性。同时,鉴于加载实验过程中各实验环节的不确定性,测量节点处位移和应力存在一定范围的容许误差。误差主要来源于制造加工精度、安装精度和焊接后板件残余变形等。综上,本文整合了理论分析、有限元仿真和实验验证等叁个部分,针对带横隔板箱梁截面畸变特性展开了系统研究。本文的研究丰富了箱梁结构设计中截面畸变知识体系,对完善箱梁结构轻量化设计理论体系具有重要意义。
刘志翁[6]2011年在《薄壁箱梁畸变效应研究》文中研究指明薄壁箱梁畸变效应作为一个重要课题,在桥梁结构设计和分析中不容忽视。本文以薄壁杆理论和有限元法为基础,根据最小势能原理及泛函变分法建立了薄壁箱梁的畸变控制微分方程。采用两种方法推导单元刚度矩阵和等效结点荷载公式,一是利用刚度系数的定义和畸变微分方程的通解,推导了计入畸变效应的箱形梁单元刚度矩阵,并由畸变微分方程的特解求得单元跨间荷载的等效结点荷载公式；二是通过弹性地基梁比拟法得到单元刚度矩阵,等效结点力则采用纽玛克(Newmark)数值法近似求得。作为工程设计中容易接受的一维杆系分析方法,在初等梁理论基础上补充畸变自由度(γ2、γ2'),并明确定义了与之对应的广义力(畸变力Mγ、畸变双力矩BA),力学概念简单明晰；用半解析的方式对结构进行离散,可方便地纳入矩阵位移法程序系统。算例数值解与模型试验结果对比表明,该方法能以较少的自由度得到较高的计算精度。与传统的板壳单元和实体单元相比,一维有限元分析具有数据准备量少、计算时间短,所得内力分量物理意义明确,易于被工程设计人员掌握,其优越性不言而喻。为验证本文的一维杆系单元计算的有效性,本文采用文献[31]的试验梁模型进行了比较,一维杆系单元计算的结果与文中的实测结果能很好的吻合。与通用有限元软件相比,一维杆系有限元所得结果能更好地反影畸变双力矩沿轴的变化情况,且前后处理均要比通用软件简单,更易于被设计人员掌握。文中对跨径40m的简支薄壁钢箱梁的畸变效应进行深入的分析,结果表明钢箱梁的横隔板对钢箱梁的畸变效应起决定性作用。且当钢箱梁隔板间距小于2倍的梁高时,可不考虑箱梁畸变效应。如果钢箱梁只在端部设有横隔板,钢箱梁的截面形状对钢箱梁畸变效应起着非常重要的影响,此时尽可能将钢箱梁的截面形式设计成梯形,可有效降低畸变翘曲应力。此外,本文还通过对跨径32m+48m+32m的混凝土连续梁桥进行畸变效应的分析,发现该桥的畸变荷载对邻跨的畸变效应影响非常明显,且在全桥单线满布铁路荷载作用下,在箱梁中跨跨中截面处,活载作用产生的畸变翘曲应力是活载与恒载共同作用产生的弯曲正应力的17.3%,铁路荷载产生的畸变应力不容忽视。
王立福[7]2004年在《横隔板设置对钢板箱形梁畸变的影响研究》文中进行了进一步梳理随着钢板箱形梁在工程中的广泛的应用,畸变效应对其受力性能的影响越来受到工程设计人员的重视。在工程实践中,设置横隔板被认为是减小畸变效应的有效方法。但是,有关横隔板设置的合理密度和位置、在不同的荷载形式和约束条件下横隔板对畸变效应影响的差异等方面的研究还不够充分。因此,继续研究横隔板对钢板箱形梁畸变效应的影响规律,对于工程实践具有重要的指导意义。本文采用荷载分解法将作用于箱形梁的偏心荷载进行分解,得到了畸变、刚性扭转和对称弯曲的分析荷载。利用有限元分析软件建立叁维实体模型,分别对两端简支、两端固支和悬臂钢板箱形梁在承受集中和均布荷载时,横隔板对畸变的影响作用进行分析,得到了不同约束和荷载条件下畸变位移和畸变正应力沿梁轴方向的分布规律。通过逐步改变箱梁内横隔板的数量,考查了横隔板的设置密度与畸变的关系;并将畸变的计算结果与相同条件下按刚性扭转、对称弯曲和偏心荷载作用下的计算结果进行了比较分析,得到了反映横隔板密度对畸变效应的影响曲线。在此基础上,提出了偏心荷载作用下钢板箱形梁的简化设计计算方法。通过分析,得到了以下初步的结论:① 横隔板对箱形梁的畸变具有明显的约束作用;畸变程度的大小与横隔板的设置密度有密切的关系;横隔板的设置密度是由畸变效应决定的;② 即使设置了较高密度的横隔板,也无法使畸变效应减小到相对于刚性扭转效应可以忽略的程度;是否考虑畸变的影响会对箱形梁的约束扭转分析产生很大的影响;③ 对于不同的荷载形式和约束条件,横隔板对畸变的影响效果也是不相同的;④ 在横隔板设置处,畸变变形是非常微小的;对于承受集中恒荷载的箱形梁,仅需在荷载作用处设置一道横隔板就可使畸变变形减小到很小的程度。
邹同琛[8]2015年在《超大跨径UHPC连续箱梁桥扭转畸变效应研究》文中提出超大跨径单向预应力UHPC连续薄壁箱梁桥是利用UHPC材料的优良抗压、抗拉性能,采用薄壁型结构、布置密集横的隔板箱梁以及一部分体外预应力叁部分相结合的一种新型连续梁结构。与传统的连续梁桥比较,其具有跨越能力较大,自重比普通混凝土桥梁轻,稳定性较强,后期的运营跨中徐变挠度较小,且易于维护和检修等一系列优点。但因为薄壁箱梁本身存在翘曲变形、弯扭变形、畸变等一些因素,其结构受力分析较为复杂,因而近来年箱梁结构的分析也在不断发展。在大跨径箱梁桥应用研究方面中,有关箱梁扭转畸变效应的研究,近年愈加受到关注。在桥梁结构的应用研究中,源于箱梁薄壁化而产生的畸变效需引起重视。偏心荷载的作用下薄壁箱梁会产生:整体弯曲、刚性扭转和截面畸变叁种变形。实际工程设计通常采用在箱形梁内部设置横隔板的方法来降低箱梁畸变。针对超大跨径UHPC连续薄壁箱梁桥,本文提出了密集横隔板的布置方式。鉴于此,本文作者主要进行了以下研究工作:(1)本文利用能量法的原理推导了箱梁以畸变角为变量的畸变微分方程,详细介绍了荷载分解法,探讨了以畸变角和畸变挠度两种不同变量的微分方程之间的联系互换性,比较了箱梁畸变微分方程与弹性地基梁微分方程的类似性。(2)设计制作UHPC双悬臂梁模型,对比研究不同横隔板数目的悬臂梁段在材料弹性下截面的抗扭转畸变性能。通过试验结果的对比考察密集横隔板对的畸变应力、竖向位移等的作用。试验的结果表明:薄壁箱梁整体抗扭转畸变性能强,密集横隔板数量增加能提高截面抗扭转畸变的能力,当横隔板从叁块增加到四块后,扭转畸变应力下降了38%,竖向位移降幅为42%。(3)建立试验梁的有限元模型,对试验梁进行数值分析,更加细致的考察结构各方面的性能,深入分析横隔板对扭转畸变性能的影响,并与试验结果相比较,结果表明二者吻合较好。结合试验结果及有限元分析得到:UHPC密集横隔板箱梁抗扭转畸变性能强,密集横隔板数量增加能够降低扭转畸变应力和畸变角等参数。运用畸变角的大小来衡量箱梁畸变程度的指标,采用畸变角和横隔板体积来间接反映结构功能与造价之比,得出新型箱梁桥横隔板间距为3m,同时考虑密集横隔板比重(控制在总重15%以内)及施工的方便较优的横隔板间距取值范围为3~6m。
韩信[9]2014年在《钢—混组合箱梁桥的静力分析》文中指出钢—混凝土组合结构是将钢梁与混凝土两种材料通过剪力钉在交界面处紧密连接而能共同承担荷载作用的结构。它因有施工方便、经济效益好、整体性好以及抗震等级高等优点而被广泛的应用在建筑工程当中。本文研究的是钢—混凝土组合结构诸多类型中的一种——开口薄壁钢箱与混凝土板组合的连续梁桥。本文主要的工作和结论有：①阐述钢—混凝土组合结构的概念、发展历程以及优缺点；②分别用弹性设计理论和塑性设计理论介绍钢—混凝土连续组合梁桥的受力特性以及减小中墩墩顶负弯矩的措施；③利用有限元软件Midas/Civil建立6×85m钢—混凝土连续组合梁桥整体受力模型，研究桥梁各主要施工阶段和成桥运营阶段钢箱与混凝土板的受力情况以及桥梁挠度；④利用有限元软件Midas/Civil分别模拟简支变连续施工、施加纵向预应力、改变混凝土浇筑顺序以及顶升施这4种方法，对施工中采用措施前后的中墩负弯矩区混凝土板受力情况进行了对比分析，得出了该措施是否有减小负弯矩改善混凝土板受力状况的结论；⑤基于钢箱—混凝土组合结构属于薄壁构件，对于组合梁形成过程中不同阶段的应力按照薄壁构件的理论进行分析，并将结果与一般杆件考虑薄壁杆件效应进行对比，得出两者的差异性，以及对薄壁杆件效应在实际工程中影响提出了建议；⑥利用有限元软件Midas/Fea建立5种不同间距的横隔板，分别讨论不同间距的横隔板对开口钢箱受力的影响。
马超[10]2014年在《韩江大桥道岔连续梁扭转畸变分析》文中指出由于多室箱梁具有抗弯能力强、抗扭刚度大等优良的结构及受力性能,因此广泛用于修建城市桥梁、曲线桥和大跨度桥,但它在偏心荷载作用下的扭转畸变行为较为复杂。随着多室箱梁在桥梁工程领域的应用日益广泛,其扭转畸变效应越来越受到设计人员的重视。首先,根据普朗都提出的薄膜比拟法分析了多室箱梁的自由扭转问题,推导了多室箱梁的自由扭转剪力流方程及翘曲位移函数。其次,基于乌曼斯基约束扭转理论,推导了多室箱梁的扭转翘曲位移和应力；根据力法方程,求得约束扭转的剪力流；采用一般方法求解了多室箱梁的约束扭转微分方程,进而推导该微分方程的初参数格式；以双室箱梁的一般截面为例,根据位移互等定理,得出扭转中心位置计算公式。再次,利用力与力矩平衡原则,将作用在任意位置上的偏心荷载分解出畸变荷载、弯曲荷载与扭转荷载。利用箱型梁的畸变微分方程和弹性地基梁挠度曲微分方程之间的比拟关系,推导出变截面箱型梁畸变分析的单元刚度矩阵。最后,本文以韩江特大桥为研究对象,采用ANSYS进行仿真分析,对模型施加两种畸变荷载,得到叁个方向上的畸变位移变化规律,同时与弯曲荷载、扭转荷载作用下的模型进行内力比较,从而总结出横隔板数量对扭转畸变效应的影响。进一步改变横隔板的厚度,观察畸变位移与内力的变化,分析出横隔板厚度对畸变效应的影响。
参考文献：
[1]. 横隔板间距对矩形截面薄壁杆件畸变的影响[D]. 李育楷. 华侨大学. 2002
[2]. 混凝土薄壁箱梁扭转与畸变效应数值分析[D]. 伍绍慧. 湖南科技大学. 2012
[3]. 薄壁箱梁的畸变效应分析[D]. 马廷. 兰州交通大学. 2014
[4]. 横隔板间距对悬挑箱梁畸变的影响[J]. 李育楷, 王全凤. 华侨大学学报(自然科学版). 2002
[5]. 考虑变间距隔板的起重机偏轨箱梁畸变特性研究[D]. 任扬志. 西南交通大学. 2016
[6]. 薄壁箱梁畸变效应研究[D]. 刘志翁. 兰州交通大学. 2011
[7]. 横隔板设置对钢板箱形梁畸变的影响研究[D]. 王立福. 重庆大学. 2004
[8]. 超大跨径UHPC连续箱梁桥扭转畸变效应研究[D]. 邹同琛. 湖南大学. 2015
[9]. 钢—混组合箱梁桥的静力分析[D]. 韩信. 重庆交通大学. 2014
[10]. 韩江大桥道岔连续梁扭转畸变分析[D]. 马超. 石家庄铁道大学. 2014
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