周茂定 蔺鹏臻 张元海

(1甘肃农业大学土木工程系, 兰州 730070)(2兰州交通大学土木工程学院, 兰州 730070)

波形钢腹板-混凝土组合箱梁能通过钢腹板的波折形式有效提升腹板的抗屈曲性能[1].腹板的手风琴效应使其几乎不承担轴向弯矩或轴力[2],从而提高了预应力的施加效率.然而,手风琴效应与剪切变形耦合会导致结构产生较大挠曲变形,使得经典的Euler梁与Timoshenko梁理论不再适用[3].近年来,研究者们一直在寻求求解精度高且计算简便的梁单元方法.吴文清等[4]提出了拟平截面假定的简化分析方法,因能充分利用经典的Euler梁的分析理论而被广泛应用.文献[5-8]通过引入剪切附加挠曲转角来反映钢腹板的剪切变形,进而求解组合梁的挠度.学者们还提出了不同于拟平面假定的分析法,如Kato等[9]提出了一种类似于夹心梁的挠曲分析方法;聂建国等[10]将组合箱梁的挠曲变形假设为桁架与弯曲的共同作用,提出了组合箱梁挠度求解的简化分析方法.与拟平面假定下的梁理论相比,这些方法分析过程较为复杂.因此,需要建立一种既能利用Euler梁理论又能充分考虑钢腹板手风琴效应与剪切效应的梁单元模型.翼板的剪力滞效应使组合梁的挠曲求解变得更为复杂;若采用三维空间有限元方法,则会导致建模过程繁琐.基于一维梁单元的有限梁段法则能克服解析法的困难,提高建模效率,获得较为精确的分析结果.

然而,现有的梁段求解方法[11-12]大多建立……