基于翘曲切向位移模式的矩形箱梁剪力滞效应分析
2021-09-09张玉元张元海
铁道学报 2021年8期
关键词:箱梁
张玉元,张元海,张 慧
(兰州交通大学 土木工程学院,甘肃 兰州 730070)
剪力滞效应是由于面内不均匀的剪切变形引起弯曲正应力沿横向呈曲线分布的一种力学行为[1-3]。目前,国内外学者研究剪力滞效应运用最广泛的方法是能量变分法[4-5],其实质是通过势能驻值原理建立箱形梁截面控制微分方程,并结合边界条件导出相应物理量的解析解运用。文献[6-7]选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移,将剪力滞翘曲变形从弯曲变形状态中分离出来,作为一种独立的变形状态进行分析。此分析方法物理意义明确,求解过程简单,易于工程人员理解和应用。文献[8-9]将剪力滞效应引起的腹板平截面纵向位移纳入箱梁翘曲位移中,能量变分法建立了剪力滞翘曲变形的解析理论。文献[10]选取最大剪切转角差为广义位移,将初等梁和剪力滞翘曲变形状态进行解耦分析,运用能量变分法建立了以最大剪切转角差为未知量的控制微分方程。文献[11]从箱梁横截面剪力流分布规律入手,重新定义了剪力滞翘曲位移函数及修正模式。文献[12]将剪切变形纳入箱梁翘曲位移模式中,使两种变形状态得到了耦合求解,从而降低了求解的复杂性,提高了挠度的计算精度。
对于箱梁总势能表达式中的剪切应变能计算,文献中只考虑了纵向位移的偏导数,忽略了切向位移的影响,导致剪切应变能得不到正确表达。此外,诸多文献已揭示了考虑剪力滞效应的截面纵向应力分布规律,对翘曲应力分布状态的研究却甚少。……
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