斜拉桥扁平钢箱梁剪切变形效应分析

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分别对微分方程的方法、基于虚功原理的单位载荷法、广义坐标法以及有限元法的原理进行阐述,通过推导得出考虑剪切变形的梁的挠度方程。剪切系数用来表征剪切变形对梁的挠度的影响程度,对于结构形式复杂的截面,无法通过解析法得到剪切系数的具体数值。以大型通用有限元软件ANSYS为工具,以在建的苏通公路长江大桥为背景,考虑三种不同工况对梁段进行计算分析。分别采用不考虑剪切变形的BEAM44梁单元和考虑了剪切变形的SHELL63壳单元模型建模,计算梁段竖向变形。将两种模型得到的对应位置的变形值进行比较,得到剪切系数的具体数值。得出结论:扁平钢箱梁剪切变形的影响是不可以忽略的。并为结构形式复杂的截面剪切系数的计算提供了一种可行的方法。不同类型纵隔板对梁段剪切变形的影响程度不同。同样以在建的苏通公路长江大桥为背景,考虑三种不同工况,用ANSYS建立不考虑剪切变形的BEAM44梁单元和考虑了剪切变形的SHELL63壳单元模型,分别计算桁架式纵隔板和实腹式纵隔板梁段的变形值,得出剪切系数,进行比较。得出结论:同种工况,实腹式纵隔板梁段的变形值较桁架式纵隔板梁段的变形值小,剪切系数也小,即实腹式纵隔板能更好的减小梁段的变形值,并能减小剪切变形的影响程度,提高截面的剪切刚度。实腹式纵隔板梁段处于四点支撑状态时,使其横截面尺寸和相关参数均保持不变,对不同跨度的梁段建模分析,得出结论:随着其跨度的增大,剪切变形对梁段竖向变形的影响减小,当钢箱梁跨度增大到一定数值时便可忽略剪切变形的影响。
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