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薄壁箱梁挠度的一种简化分析方法

周茂定 蔺鹏臻 张元海 冀伟

周茂定, 蔺鹏臻, 张元海, 冀伟. 薄壁箱梁挠度的一种简化分析方法[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(3): 493-499. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190523
引用本文: 周茂定, 蔺鹏臻, 张元海, 冀伟. 薄壁箱梁挠度的一种简化分析方法[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(3): 493-499. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190523
ZHOU Maoding, LIN Pengzhen, ZHANG Yuanhai, JI Wei. Simplified Analysis Method for Deflection of Thin-Walled Box Girder[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(3): 493-499. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190523
Citation: ZHOU Maoding, LIN Pengzhen, ZHANG Yuanhai, JI Wei. Simplified Analysis Method for Deflection of Thin-Walled Box Girder[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(3): 493-499. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190523

薄壁箱梁挠度的一种简化分析方法

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190523
基金项目: 国家自然科学基金(51878323);甘肃省高等学校创新基金(2020 B -119)
详细信息
    作者简介:

    周茂定(1987—),男,讲师,博士,研究方向为薄壁箱梁及特殊桥梁设计,E-mail:124355968@qq.com

  • 中图分类号: U448.213

Simplified Analysis Method for Deflection of Thin-Walled Box Girder

  • 摘要: 为寻求考虑剪切变形影响的薄壁箱梁挠度计算简化方法,以单位力法为基础分析薄壁箱梁的挠曲变形. 首先,通过对薄壁箱梁挠曲剪应力分布模式的分析获取组成箱梁各壁板的剪切影响系数表达式,基于该剪切影响系数,利用Timoshenko梁理论导出简单箱梁挠度的解析表达式;其次,利用卡式第二定律推导出箱梁的梁段单元分析模型,编制了求解变截面箱梁等复杂结构的电算程序;最后,对等截面及变截面箱梁的算例模型进行了分析. 数值算例结果表明:程序计算的挠度与实测值及ANSYS空间有限元结果误差在3%以内;针对数值算例,剪切变形使箱梁挠度增大20%以上;随着宽高比的增大,翼板剪切产生的附加挠度会增大,而腹板情况与之相反.

     

  • 图 1  悬臂箱梁示意

    Figure 1.  Schematic of cantilever box girder

    图 2  微元板虚功分析

    Figure 2.  Virtual work analysis of micro-element

    图 3  箱梁弯曲剪应力分布示意

    Figure 3.  Bending shear stress distribution of box girder

    图 4  有限梁段分析图示

    Figure 4.  Beam segment analysis

    图 5  模型梁截面

    Figure 5.  Section of box girder model

    图 6  等截面箱梁的挠度曲线

    Figure 6.  Deflection curves of box girder with constant section

    图 7  变截面连续箱梁模型

    Figure 7.  Continuous box girder model with variable section

    图 8  荷载作用下箱梁挠度曲线

    Figure 8.  Deflection curves of box girder under load

    图 9  剪切影响系数

    Figure 9.  Shear influence coefficient

    图 10  各板的剪切影响系数占比

    Figure 10.  Proportion of shear influence coefficient of each board

    表  1  箱梁跨中挠度对比

    Table  1.   Comparison of mid-span deflection of box girders

    分析方法简支箱梁连续箱梁
    挠度/mm相差/%挠度/mm相差/%
    ANSYS 壳4.830 2.590
    文献[5]方式4.379.52.0321.6
    文献[9]方式4.911.72.503.5
    本文方式4.850.42.632.5
    实测[5]结果4.952.5
    注:表中的相差是以空间有限元结果为基准.
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    表  2  跨中截面处挠度分析

    Table  2.   Mid-span deflection analysis

    荷载vc/mmvf/mmvw/mmvfvc−1)/%vwvc−1)/%
    均布0.2280.0870.0723832
    集中0.1930.0730.0493825
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-27
  • 修回日期:  2019-10-28
  • 网络出版日期:  2019-11-20
  • 刊出日期:  2021-06-15

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