箱梁的剪力滞效应

Fig.1  Milford Haven Bridge

1 剪力滞效应

宽翼缘箱梁由于剪切扭转变形的存在,翼缘上的正应力随着离梁肋的距离增加而减小,这个现象就称为“剪力滞后”,简称剪力滞效应;

2 剪力滞系数

3 剪力滞系数研究方法

(1)弹性理论解析法

弹性理论解析法包括调谐函数法、正交异性板法和折板理论法。

弹性理论解析法是弹性理论为基础,能获得精确解,但是仅能够对等截面简支梁进行理论分析,对于复杂的工程结构分析,该方法不适用。

(2)比拟杆法

比拟杆法最早运用于航空工程中飞机薄板的构造设计上。比拟杆法是在对结构分析时,采用合理的基本假定,把受对称荷载下的简支箱形梁比作悬臂梁结构,从而将结构离散为两块加劲肋和薄板组合的肋板结构,从而使结构得到简化,然后通过材料力学中板与杆件之间的几何变形协调条件及平衡条件,推导出结构体系的微分方程组,通过求解方程组,得到加劲肋的内力来分析上、下翼缘板产生的剪力滞效应。

(3)能量泛函变分法

能量泛函变分法是从能量角度出发,首先建立箱梁的位移场,以梁的竖向位移和翼缘板剪力滞纵向翘曲位移函数为未知量,根据本构关系推导出应变场,进而求得整个箱梁结构的总势能,然后利用最小势能原理,建立箱梁的翘曲微分方程组,求解出应力和挠度的闭合解。具体求解过程可以参见项海帆院士编著的《高等桥梁结构理论》第二版第14页。

(4)数值仿真分析

数值仿真分析:有限元法、有限条法、有限差分法、有限段法等

有限元法:有限单元法把计算域划分成有限个互不重叠的单元,在每个单元中,选择适当插值点进行函数的求解,同时借助变分原理以及加权余量法,将微分方程离散处理然后求解。有限单元法可以对变截面箱形构件的剪力滞效应进行分析,能够有效的处理解决现实中复杂的工程问题。

有限条法:其基本思路是令求解域的一个方向为连续体,而将其沿其他方向离散为条元。然后选取条元的位移函数,利用最小势能原理导出有限条法的线性方程组,进而得到位移和应力的解。与有限元法相比,有限条法具有简单、精度较高和计算量较小的优点。

有限差分法:是一种传统的数值分析方法,此法是在能量变分法所求得的剪力滞微分方程组的基础上,给出相应的有限差分格式,进行变截面箱梁桥的剪力滞分析。有限差分法是将能量变分法中求解微分方程的问题转化为求解代数方程组的问题,降低了求解的难度,并且解决了能量变分法难以解决的变截面箱梁剪力滞问题。与有限元法相比,它具有计算时间短、贮存量小的特点,只要结点网格足够细,就可以得到满意的结果。

有限段法:有限段法是一种有限元单元半解析半分析法,沿梁的纵轴线将梁的横向切割成许多段,用某一特定的形函数来表示梁单元在横截面上的变化规律,根据节段间变形的连续控制条件,将箱梁扭转的空间问题维度降低,从而简化计算。

实际上,无论是有限元法,还是有限差分法等都是解偏微分方程的数值方法。数字电子计算机只能存储有限个数据和作有限次运算,所以任何一种适合计算机解题的方法,都必须把连续问题离散化,最终化成有限形式的代数方程组。

个人感悟:数学很强大。

4 算例分析

Fig.3 箱梁截面尺寸(cm)

图5~图6显示了跨中截面正应力分布。

Fig.5 跨中截面正应力分布图

Fig.6 跨中截面顶板正应力分布曲线

从图6中可以看出,在腹板与顶板交汇处出现了峰值。体现了“剪力滞效应”,纵向正应力沿着翼板宽度方向分布不均匀,其间存在着传力的滞后现象。

小注:曼巴虽然走了,但是他的精神永存,我们都将学习并传承他的精神,将其运用在对人生事业的追求上。在我们的内心深处,一定要给自己留一份纯净的地方,生活真不止眼前的苟且,还有诗和远方。曼巴精神永存不朽。

THE END
0.剪应力剪力流理论和剪切中心剪应力、剪力流理论和剪切中心 一、梁的剪应力计算公式 由梁的剪应力计算公式IbVS,可求得梁竖向受弯时截面的竖向剪应力(图6-7)。这在实体式截面(例如矩形截面)时为正确,但对薄壁构件则存在一些不合理现象。 例如在工形截面梁(图6-7jvzquC41yy}/5?5fqey/pny1fqi05nk2326gel6977882@742:7d0qyon
1.形成性考核册钢结构作业D .因剪应力引起屈曲,需设横向加劲肋 3、梁上作用较大固定集中荷载时,其作用点处应( B )。 A. 设置纵向加劲肋 B. 设置支承加劲肋C. 减少腹板厚度 D. 增加翼缘的厚度 4、焊接工字形截面梁腹板设置加劲肋的目的是( D )。 A. 提高梁的抗弯强度 jvzquC41o0972mteu0tfv8iqe1827A77834ivvq
2.重庆市《建筑施工悬挑脚手架安全技术标准》DBJ50T426w钢梁腹板厚度;W——n钢梁净截面模量;W——钢梁在弯矩作用平面内对受压最大纤维的毛截面模量;xx——附墙锚固板受压区高度;y 1 ——钢梁正应力与剪应力组合计算点处计算点至钢梁中和轴的距离;入— —斜拉杆的容许长细比;? ?入、 入——主承力钢梁截面弯矩作用平面内、外长细比;xyθ——斜拉杆与水平面夹角jvzq<84yyy4489iqe0ipo8hqpvkov876129398691::32;92a372:>88339/uqyon
3.钢结构设计原理答案(全文)B水平(纵向)加劲肋 C短加劲肋 D支承加劲肋 43.相同钢号情况下,钢板越厚, 【 A 】 A强度越高、塑性越好 B强度越高、塑性越差 C强度越低、塑性越好 D强度越低、塑性越差 44.焊接组合梁在弯矩作用下,翼缘和腹板(工字形截面)的连接焊缝有效截面上承受的是 【 C 】 A拉应力 B压应力 C剪应力 ` D拉、压、剪应力都有 45jvzquC41yy}/;B}wgunv0lto1y5jjxzh{gwxort0jvsm
4.钢管混凝土结构通用12篇钢管混凝土柱(空心钢柱用混凝土填实)有较高的耐火能力,因为钢柱吸热后有若干热量会传递到混凝土部分,减慢钢柱的升温速度,并且一旦钢柱屈服,混凝土可以承受大部分的轴向荷载,防止结构倒塌。组合梁的耐火能力也会提高,因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。 jvzquC41ltj{0zguj{/exr1jcuxgw4477>40qyon
5.钢结构设计规范通用12篇过于保守或过于‘先进’,不恰当的任意提高设计标准或降低设计安全等级一些设计人员对复杂工程缺乏经验,心中无底,盲目追求高标准,造成设计过于保守,任意加大安全等级,对结构构件不分主次,重要性系数取值任意加大,杆件“应力比”取值太低;焊缝等级不分区别一律取一级全熔透焊缝;钢材等级不分使用条件和部位也一律取c级或jvzquC41hodz7}wgunv0lto1jgpyns176?677mvon
6.钢结构设计标准GB50017Ncv——组合结构中一个抗剪连接件的受剪承载力设计值; Sb——支撑结构的层侧移刚度,即施加于结构上的水平力与其产生的层间位移角的比值; △u——楼层的层间位移; [vQ]——仅考虑可变荷载标准值产生的挠度的容许值; [vT]——同时考虑永久和可变荷载标准值产生的挠度的容许值; σ——正应力; σc——局 jvzquC41yy}/uxzlkct{j~3ep1TptvFpfT{mg|4PqtsDqwygpv4buy}AkfC569
7.工程结构设计概况汇总十篇在考虑有可能塔楼有对顶板构件水平力的传递,所以在地下室顶板主楼部分的设计中,按主楼整体计算的结果进行截面设计。本工程总长度达到136.8米,总宽度为70.4米,如何解决温度应力引起的收缩裂缝则是不容忽视的问题。传统的做法,地下室顶板底板以30~40米的间距设置800宽的非上下贯通后浇带,同时注意后浇带避开坡道及人防口jvzquC41yy}/z~jujw4dqv3ep1nbq€jp16;3:@3jvor
8.中华人民共和国国家标准——钢结构设计规范钉连接件的长度不应小于为焊钉直径在施焊时应采用专门的焊接机具和工艺方法牢固地焊于钢梁翼缘上其沿梁跨度方向的间距不宜小于垂直于梁跨度方向的间距不宜小于第条槽钢连接件的翼缘肢尖方向应与混凝土翼板对钢梁的水平剪应力方向一致其与钢梁上翼缘的连接焊缝应按第七章的有关规定计算第条弯起钢筋宜采用直径不小于jvzquC41fqi/okfnkd4dqv4xkg}0c9k3::i8h:fe7gh6e>if92kcg;6f6d710qyon
9.从英国赛文桥加固案例看钢桥面板疲劳开裂问题正交异性钢桥面板(Orthotropic steel deck )是用纵向与横向互相垂直的加劲肋(纵肋和横肋)连同桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的结构。这种结构由于其刚度在互相垂直的两个方向上有所不同,因而在结构受力特性上呈各向异性。 正交异性钢桥面板除作为桥面板外,还是主梁截面的组成部分,它既是纵横梁的上翼缘,又是主梁的jvzq<84yyy4fexwt0qxh0ls1fjZKFJTJCPM0hqou1lotj~~kpippp44247.2;246178;:>30jznn
10.钢结构设计论文范文改进框架节点设计,在梁端上下翼缘加焊楔形盖板或者将梁端上下翼缘局部加宽盖板面积或加大的翼缘截面面积主要由大震下的验算公式确定:式中:为基于极限强度最小值的节点连接最大受弯承载力,全部由局部加大后的翼缘连接承担;为梁件的全塑性受弯承载力;为基于极限强度最小值的节点连接最大受剪承载力,仅由腹板的连接jvzquC41yy}/jjtskmgo0lto1jgpyns157=5;7mvon
11.桥梁工程习题及答案20250222023547.pdf2)梁式桥与拱式桥在受力特征上最大的区别在于___C_ A在竖向荷载作用下,梁式桥有水平反力产生,拱式桥有水平反力产生 B在竖向荷载作用下,梁式桥有水平反力产生,拱式桥无水平反力产生 C在竖向荷载作用下,梁式桥无水平反力产生,拱式桥有水平反力产生 D在竖向荷载作用下,梁式桥无水平反力产生,拱式桥无水平jvzquC41o0hpqt63:0ipo8mvon532;:124831>5253:52;72347157xjvo