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变厚度翼缘板箱梁剪力滞分析的有限梁段法
1
作者 周世军 周操 +3 位作者 李贤伟 陈晨 史雨安 汪刚 《铁道学报》 北大核心 2025年第3期142-153,共12页
为研究变厚度翼缘板薄壁箱梁的剪力滞效应,提出一种适应不同荷载形式及边界条件下剪力滞分析的有限梁段法。首先通过翼板剪切变形规律定义剪力滞翘曲位移函数,再应用最小势能原理建立剪力滞基本微分方程。在变分原理基础上,提出每节点... 为研究变厚度翼缘板薄壁箱梁的剪力滞效应,提出一种适应不同荷载形式及边界条件下剪力滞分析的有限梁段法。首先通过翼板剪切变形规律定义剪力滞翘曲位移函数,再应用最小势能原理建立剪力滞基本微分方程。在变分原理基础上,提出每节点包含两个剪力滞自由度的梁段单元并对其进行Hermite位移插值,导出考虑剪力滞与梁弯曲刚度耦合影响的单元刚度矩阵。结合具体算例分析箱梁的纵横向剪力滞效应,结果表明:有限梁段法解与实体有限元解和能量变分法解吻合良好且具有较高的精度,验证了方法的准确性和适用性;与通过面积相等将变厚度翼缘板简化成等厚度翼缘板的方法相比,考虑翼缘板厚度变化的方法能够提高计算精度,最大可提高19.3%(悬臂板根部位置)。最后应用有限梁段法对某大跨连续刚构箱梁桥在选定荷载工况下的剪力滞效应进行分析,为复杂桥梁结构中变厚度翼缘板箱梁剪力滞的研究提供了理论基础与经验借鉴。 展开更多
关键词 箱梁 剪力滞效应 变厚度翼缘板 能量变分法 有限梁段法
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有限梁段法在箱梁施工阶段剪力滞分析中的应用 被引量：6
2
作者 周朋 蔺鹏臻 《铁道建筑》 北大核心 2017年第7期47-51,共5页
选取基于翼板剪切变形规律的翘曲位移函数有限梁段法来分析箱梁在施工过程中的剪力滞效应。通过剪力滞控制微分方程和边界条件推导了相应梁段单元剪力滞系数矩阵和广义荷载列阵。以广州至珠海新建铁路预应力混凝土连续箱梁为例,分析箱... 选取基于翼板剪切变形规律的翘曲位移函数有限梁段法来分析箱梁在施工过程中的剪力滞效应。通过剪力滞控制微分方程和边界条件推导了相应梁段单元剪力滞系数矩阵和广义荷载列阵。以广州至珠海新建铁路预应力混凝土连续箱梁为例,分析箱梁桥悬臂施工的3个阶段在不同荷载工况作用下剪力滞系数沿梁长的分布情况,以及在体系转换后成桥运营阶段,箱梁在均布荷载和中跨跨中集中荷载作用下的剪力滞效应,并与变分法分析结果进行对比。结果表明,采用本文方法计算得到的箱梁剪力滞系数与采用变分法所得结果吻合良好,验证了该方法用于箱梁施工过程中剪力滞分析的适用性。 展开更多
关键词 铁路桥梁 剪力滞效应 有限梁段法 悬臂施工过程 负剪力滞效应
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不同荷载形式下箱梁剪力滞效应分析的有限梁段法 被引量：4
3
作者 周朋 蔺鹏臻 +2 位作者 施成 汪彦斌 张永飞 《铁道建筑》 北大核心 2017年第12期17-20,24,共5页
采用基于剪切变形规律的翘曲位移函数,在能量变分法箱梁剪力滞微分方程的基础上,提出一个考虑集中弯矩作用的每个结点有2个剪力滞自由度梁段单元。当箱梁桥承受集中弯矩作用时,重新定义梁段单元的广义剪力滞位移,通过边界条件及剪力滞... 采用基于剪切变形规律的翘曲位移函数,在能量变分法箱梁剪力滞微分方程的基础上,提出一个考虑集中弯矩作用的每个结点有2个剪力滞自由度梁段单元。当箱梁桥承受集中弯矩作用时,重新定义梁段单元的广义剪力滞位移,通过边界条件及剪力滞广义平衡和变形协调条件推导出新的剪力滞系数矩阵和广义荷载列阵。借助相关试验模型及工程实例,分析不同箱梁桥形式在竖向荷载及集中弯矩作用下沿梁纵向的剪力滞效应,并与相应的变分法解析结果进行对比,验证了本文方法的正确性。 展开更多
关键词 铁路箱梁 剪力滞效应 有限梁段法 竖向荷载 集中弯矩
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荷载横向变位下变截面连续箱梁剪滞分析的有限梁段法 被引量：3
4
作者 牟兆祥 郭文华 魏诗雅 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期150-155,13,共6页
为研究荷载横向作用位置变化对箱梁剪滞效应的影响，对箱梁顶、底板、悬臂板分别设置了不同的剪滞纵向位移差函数；假定纵向翘曲位移沿横向分布为k次抛物线，并考虑剪滞和剪切双重效应的影响，通过能量变分法推导出了荷载横向变位时梁... 为研究荷载横向作用位置变化对箱梁剪滞效应的影响，对箱梁顶、底板、悬臂板分别设置了不同的剪滞纵向位移差函数；假定纵向翘曲位移沿横向分布为k次抛物线，并考虑剪滞和剪切双重效应的影响，通过能量变分法推导出了荷载横向变位时梁段单元的平衡控制微分方程组及其闭合解；提出了能对工程中常见的变截面连续箱梁剪滞效应进行分析的有限梁段法。该方法计算结果与有限元模型、已有模型试验结果的最大误差在5．95％～9．74％之间，两种工况下计算结果的叠加与有限元结果相对误差在0．07％～19．18％之间，均吻合良好，说明将基于有限梁段法的剪滞效应变分解和叠加原理用于求解复杂力状态下的剪滞效应是可行的。剪滞翘曲位移横向分布函数精度选择的研究结果表明：均布荷载分别作用于腹板顶部、项板中心时，翘曲位移横向分布函数宜分别选用三次、二次抛物线。 展开更多
关键词 薄壁箱梁 剪滞效应 剪切变形 荷载横向位置 变分法 有限梁段法
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变截面连续箱梁桥剪力滞效应的有限梁段法分析 被引量：8
5
作者 赵志 张鹏飞 张元海 《力学与实践》 北大核心 2021年第5期728-733,共6页
为了分析变截面连续箱梁桥的剪力滞效应,提出一个4自由度的箱梁梁段单元,根据剪力滞附加挠度控制微分方程的齐次解,推导了箱梁梁段单元的刚度矩阵和等效节点力列阵,并用FORTRAN语言编写了相应计算程序。利用所编程序对已有文献中简支箱... 为了分析变截面连续箱梁桥的剪力滞效应,提出一个4自由度的箱梁梁段单元,根据剪力滞附加挠度控制微分方程的齐次解,推导了箱梁梁段单元的刚度矩阵和等效节点力列阵,并用FORTRAN语言编写了相应计算程序。利用所编程序对已有文献中简支箱梁算例进行验算,并计算了某三跨变截面连续箱梁桥在主跨作用车道载荷时的剪力滞效应。结果表明:主跨作用车道载荷下,主跨跨中截面和中支点截面剪力滞系数分别达到1.176和1.148,在反弯点处发生正负剪力滞转变现象。 展开更多
关键词 薄壁箱梁 变截面连续梁 剪力滞效应 有限梁段法 剪力滞系数
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基于有限梁段法的波形钢腹板组合箱梁桥剪力滞效应分析 被引量：4
6
作者 吕俊学 王卿 朱平 《世界桥梁》 北大核心 2023年第4期8-15,共8页
为简化并准确分析波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应,基于波形钢腹板组合箱梁能量变分法微分方程,考虑波形钢腹板剪切变形及体外预应力作用,采用有限梁段法推导得到梁段单元的系数矩阵和广义外荷载向量计算公式,求解波形钢腹板组合箱梁任意... 为简化并准确分析波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应,基于波形钢腹板组合箱梁能量变分法微分方程,考虑波形钢腹板剪切变形及体外预应力作用,采用有限梁段法推导得到梁段单元的系数矩阵和广义外荷载向量计算公式,求解波形钢腹板组合箱梁任意点的弯曲应力。以某等截面波形钢腹板组合简支试验梁为算例,将跨中截面正应力有限梁段法计算值与试验值、变分法及有限元法计算值进行对比,该方法跨中正应力分布与其它方法结果均吻合较好,顶板有限梁段法正应力峰值与有限元计算值相差仅1.6%,验证了该方法准确度较高。采用该方法分析伊朗德黑兰BR-06L/R特大桥波形钢腹板组合连续箱梁桥在悬臂施工及成桥阶段的剪力滞效应,结果表明:悬臂施工阶段,随着悬臂长度增加固定端剪力滞效应逐渐减弱;成桥阶段,中支点和集中荷载加载点处剪力滞效应非常显著,均布荷载作用下边跨正弯矩区剪力滞系数较大,中支点处的峰值为1.13。 展开更多
关键词 组合梁桥 箱形梁 波形钢腹板 有限梁段法 剪力滞效应 正应力 剪力滞系数
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钢-混凝土组合箱梁梁段有限元法研究 被引量：7
7
作者 周旺保 蒋丽忠 余志武 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期255-260,274,共7页
组合梁界面滑移将减小组合梁刚度,增大变形,影响构件性能;剪应力沿截面横向分布不均匀,造成其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状,即剪力滞效应;同时组合梁往往重载,具有较小的跨高比,剪切变形不可忽略。根据虚功原理,建立了同时考虑滑移... 组合梁界面滑移将减小组合梁刚度,增大变形,影响构件性能;剪应力沿截面横向分布不均匀,造成其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状,即剪力滞效应;同时组合梁往往重载,具有较小的跨高比,剪切变形不可忽略。根据虚功原理,建立了同时考虑滑移效应、剪力滞及剪切变形效应的组合梁单元刚度矩阵及等效节点力向量,并在此基础上编制了组合梁梁段有限元程序。利用本文程序对现有组合梁试件的混凝土顶板应力、钢梁底板应力、跨中挠度和梁端滑移进行了计算,并将本文计算结果与解析法计算结果及试验结果进行了比较。结果表明,本文计算结果与解析法计算结果及试验结果吻合良好;同时,本文计算结果具有较好的稳定性,验证了本文计算方法的正确性。本文所建立的梁单元刚度矩阵同时考虑了剪切变形、剪力滞及滑移效应的影响,符合工程实际,为有限梁段法分析组合箱梁提供了理论基础。 展开更多
关键词 钢-混凝土组合箱梁 剪力滞效应 剪切变形 滑移 有限梁段法
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基于广义位移的波形钢腹板组合箱梁有限梁段分析方法 被引量：4
8
作者 周茂定 蔺鹏臻 张元海 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期747-753,共7页
为准确分析腹板手风琴效应、剪切变形与翼板剪力滞效应对波形钢腹板组合箱梁挠曲变形及应力的影响,利用截面变形连续条件建立了综合考虑腹板手风琴效应、剪切变形与剪力滞效应的挠曲位移模式.通过引入广义剪切位移和剪力滞位移,将该挠... 为准确分析腹板手风琴效应、剪切变形与翼板剪力滞效应对波形钢腹板组合箱梁挠曲变形及应力的影响,利用截面变形连续条件建立了综合考虑腹板手风琴效应、剪切变形与剪力滞效应的挠曲位移模式.通过引入广义剪切位移和剪力滞位移,将该挠曲变形状态解耦为拟平截面的Euler梁挠曲、广义剪切变形引起的挠曲以及剪力滞效应引起的挠曲3种状态.依据广义位移与转角的关系,选用Hermite多项式作为位移形函数,推导出广义位移的单元刚度矩阵,提出了适合该组合箱梁的梁段分析方法.数值算例结果表明,基于该方法得到的应力及变形与三维空间有限元结果吻合良好.广义剪切变形对梁的挠曲变形与应力存在较大影响,集中荷载作用或中支点截面附近的应力放大系数甚至超过2.0. 展开更多
关键词 波形钢腹板组合箱梁 手风琴效应 剪力滞效应 广义位移 有限梁段法
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河口大桥施工过程剪力滞效应研究 被引量：14
9
作者 刘洋 周世军 王刚 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期36-41,共6页
兰州河口大桥为主跨360m的双塔双索面组合梁斜拉桥,主梁采用П形工字钢-混凝土组合梁,采用悬臂拼装法施工。为研究后续施工(施工步骤增加)对当前截面以及当前截面施工工况变化对已完成梁段剪力滞效应影响的规律,基于能量变分法及矩阵分... 兰州河口大桥为主跨360m的双塔双索面组合梁斜拉桥,主梁采用П形工字钢-混凝土组合梁,采用悬臂拼装法施工。为研究后续施工(施工步骤增加)对当前截面以及当前截面施工工况变化对已完成梁段剪力滞效应影响的规律,基于能量变分法及矩阵分析法,建立П形钢-混凝土组合梁斜拉桥截面任意位置剪力滞效应分析的有限梁段公式及剪力滞系数计算公式,并通过施工现场实桥试验对该桥施工过程中的剪力滞效应进行分析。结果表明:随着施工步骤的增加,截面应力分布更加均匀,剪力滞系数趋于平稳;施工步骤变化对腹板和翼板交界处剪力滞系数的影响较翼板中点处剪力滞系数大,腹板和翼板交界附近的剪力滞现象更加严重;施工工况变化对剪力滞的影响明显,同一截面不同工况剪力滞系数明显不同,甚至剪力滞特征(正、负剪力滞效应)也可能不同。 展开更多
关键词 斜拉桥 ∏形组合梁 有限梁段法 施工步骤 施工工况 剪力滞系数 剪力滞效应
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Π形组合梁斜拉桥施工过程主梁应力分析方法 被引量：6
10
作者 刘洋 周世军 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期63-68,共6页
为准确计算Π形组合梁斜拉桥施工过程中的主梁应力,基于能量变分原理建立了考虑轴力、弯矩、剪力滞相互耦合的有限梁段实用单元,提出了适用不同支承、不同边界条件下的有限梁段法主梁应力计算公式,对某主跨360m的Π形组合梁斜拉桥进行... 为准确计算Π形组合梁斜拉桥施工过程中的主梁应力,基于能量变分原理建立了考虑轴力、弯矩、剪力滞相互耦合的有限梁段实用单元,提出了适用不同支承、不同边界条件下的有限梁段法主梁应力计算公式,对某主跨360m的Π形组合梁斜拉桥进行了实桥试验验证,并分析了该桥关键施工阶段的应力变化规律。结果表明:采用有限梁段法计算的主梁应力精度较高,钢主梁和混凝土桥面板的应力差异均在±3MPa内,与实桥试验的相对应力误差不超过5%;有限梁段法可以从整体上分析Π形组合梁斜拉桥施工全过程的主梁应力变化规律;关键施工阶段中钢主梁主要受拉,混凝土桥面板主要受压,且整个施工过程中混凝土板应力变化不大。 展开更多
关键词 斜拉桥 Π形组合梁 有限梁段法 施工过程 应力 计算分析
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