变截面三跨连续箱梁桥活载作用下的约束扭转分析

为分析变截面三跨连续箱梁桥的约束扭转效应,在箱梁约束扭转控制微分方程初参数解基础上,以扭转角和广义翘曲位移为节点位移,推导了箱梁单元刚度矩阵和等效节点荷载列阵。将箱梁单元两端截面的几何特征值平均后作为该单元的几何特征值,由此将变截面箱梁单元等效为等截面箱梁单元。引入弯曲正应力、翘曲正应力之和与弯曲正应力的比值作为应力放大系数η,以η具体表征偏载对弯曲正应力的放大效应。利用Fortran语言编写分析箱梁约束扭转的程序并计算已有文献中的算例,对比计算结果验证了程序的可靠性,并用所编程序分析变截面三跨连续箱梁桥的约束扭转效应。通过分析弯曲正应力、翘曲正应力及应力放大系数沿纵桥向的分布,得出应力放大系数的合理取值区间和区间端点所在位置。结果表明:变截面三跨连续箱梁桥在偏心车道荷载作用下发生约束扭转时,翘曲双力矩呈现出从峰值点向两侧快速衰减的分布规律,翘曲变形主要发生在偏心活载作用的桥跨内;用传统的内力增大系数法分析箱梁空间效应时,为避免内力增大系数取值偏大,不宜考虑弯曲正应力值较小的区域,建议选取弯曲正应力极值点所在截面为控制截面;在不同的工况下,应力放大系数均小于1.135,最大值均出现在相应工况下弯曲应力的极值点处。