目前關(guān)于箱型截面梁的扭轉(zhuǎn)研究有多種方法。在分析變截面連續(xù)箱梁約束扭轉(zhuǎn)時所采用的方法主要是差分法,它的理論基礎(chǔ)是烏曼斯基關(guān)于箱梁約束扭轉(zhuǎn)分析的第二理論,通過初參數(shù)法計算,最終得到一個四階微分方程;在對該微分方程的求解時將其分為兩個二階方程,通過求解二階方程進(jìn)而得到四階微分方程的解。由于這種分析方法過程比較繁雜,因此沒有廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,可借助于計算機(jī)來建立三維有限元模型,也可以分析薄壁箱梁的約束扭轉(zhuǎn)問題,但是有限元模型的前期準(zhǔn)備既耗時又費(fèi)力,對計算機(jī)的要求也較高,并且計算所得到的結(jié)果是綜合了各種因素的影響,因此分析結(jié)果難以令人滿意。本文根據(jù)薄壁箱梁在扭轉(zhuǎn)荷載作用下發(fā)生的約束扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象,首先基于薄壁桿件理論而進(jìn)行理論推導(dǎo),選取廣義位移(扭轉(zhuǎn)角?和廣義翹曲函數(shù)??),通過理論推導(dǎo)得到翹曲正應(yīng)力w?與廣義雙力矩B和約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力?與扭矩T的關(guān)系。最后建立約束扭轉(zhuǎn)基本微分方程,結(jié)合邊界條件,通過初參數(shù)法求解,得到了箱梁任意截面內(nèi)力和位移的計算公式�；谟邢拊治龅姆椒ê退悸�,并根據(jù)對剛度系數(shù)的定義,得到了梁單元在扭轉(zhuǎn)荷載下的單元剛度矩陣和等效節(jié)點(diǎn)力,并參照桿系結(jié)構(gòu)有限元分析程序,采用FORTRAN語言編寫了可以分析計算一維離散的箱梁約束問題的計算程序。通過將程序計算結(jié)果與算例解析解對比表明,該程序可行且精度較高。論文中以老萬福河大橋?yàn)楣こ虒?shí)例,利用程序計算了不同荷載工況下箱梁的約束扭轉(zhuǎn)內(nèi)力與位移,從而得出各工況下箱梁約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力占彎曲正應(yīng)力的比值。通過本文的研究,所得的結(jié)論主要有:(1)對于本文編寫的約束扭轉(zhuǎn)分析程序,是通過把變截面連續(xù)箱梁離散成等截面的一維梁段單元,該程序計算求出的任意截面內(nèi)力與位移的結(jié)果具有很好的可靠性。翹曲雙力矩和扭轉(zhuǎn)力矩的變化規(guī)律為:翹曲雙力矩在集中扭矩的作用處和支撐斷面處值最大,同時會沿兩邊快速衰減;扭轉(zhuǎn)力矩在集中扭矩作用位置有突變。(2)不同荷載工況下,翹曲應(yīng)力占彎曲應(yīng)力的比值不同。在工況一(全橋布置均布荷載,中跨跨中布置集中荷載)、工況二(中跨布置均布荷載,中跨跨中布置集中荷載)、工況三(僅在中跨跨中布置集中荷載)情況下,在中跨1/4截面處該比值較大;在工況四(全橋僅布置均布荷載)、工況五(中跨跨中布置集中荷載,邊跨布置均布荷載)情況下,在邊跨1/2截面處該比值較大;在工況六(左邊跨布置均布荷載,中跨跨中布置集中荷載)情況下,在中跨1/2截面處該比值較大;在工況七(僅在兩邊跨作用均布荷載)、工況八(僅在左邊跨作用均布荷載)情況下,在墩支點(diǎn)截面處該比值較大。(3)在同一荷載工況作用下,雙車道作用下的翹曲應(yīng)力占彎曲應(yīng)力的比值比單車道作用下的比值小。(4)通過對工況一單車道作用下各控制截面的總扭矩分析,可以看出,因自由扭轉(zhuǎn)理論計算得到的自由扭矩占總扭矩的比值較大。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U441
【部分圖文】：

變截面連續(xù)箱梁約束扭轉(zhuǎn)分析的梁段有限元法及其應(yīng)用2）外扭矩kM 與截面扭轉(zhuǎn)角 的關(guān)系當(dāng)箱梁發(fā)生自由扭轉(zhuǎn)時，截面縱向位移變形圖如圖 2.6，呈反對稱形狀。設(shè) z 方梁軸線方向，各截面位置用z 來確定；s為曲線坐標(biāo)，截面上各點(diǎn)的位置用s來確面上各點(diǎn)的縱向位移用 u ( z,s)來表示，截面上各點(diǎn)沿箱梁周邊切線方向的位移 ( z,s)來表示。

wstdsw() ，將式（3.5）代入可得：()()2( )zwslzB E wtds EI wstds()2為廣義扇性慣矩；束扭轉(zhuǎn)雙力矩。）可得：()()swzwE ，將其代入式（3.6）可得：()()swslwIBw ，翹曲應(yīng)力可以寫成與平面彎曲應(yīng)力（IMy ）相同的表達(dá)形轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 A的應(yīng)力狀態(tài)如圖 3.1 所示。

dddGIBCGITkuCGI04030( )（2C 、3C 、4C 分別代入式（3.32）、（3.38）、（3.39）、（3.40）， ()0()00000()000()00(1)(1)()MTTshkzkushkzBchkzkuGIBchkzGITshkzuGIkBchkzkzushkzkGITchkzGIBshkzkuzdzddzddz （解公式中，初參數(shù)0 、0 、0T 、0B 根據(jù)邊界條件確定。另外，式（中沒有荷載的情況，當(dāng)箱梁跨中存在外加扭矩時[41]，應(yīng)增加相應(yīng)的荷當(dāng)跨中作用有幾種外加扭矩時，式（3.42）相應(yīng)變?yōu)椋?
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本文編號：2847928