改进型简支组合箱梁破坏机理及设计问题研究

改进型组合箱梁是以平钢板置换传统波纹钢腹板组合箱梁下翼板(RC板)而建造的新型钢混结构。为完善该类结构设计理论,其更为精准的力学分析尤为必要。对改进型组合箱梁悬臂板和上下翼板设置了2个不同的剪滞纵向位移差函数,同时引入剪滞翘曲应力和弯矩自平衡条件,进而建立该类组合箱梁的弹性控制微分方程,基于此实现改进型组合箱梁力学性能弹性阶段的精细化分析,其破坏模式则主要以试验研究为主。研究表明:简支改进型组合箱梁,其钢底板正应力约为顶板的20倍,而钢底板与顶板的设计强度之比为13.6,因此,竖向弯曲状态该类结构钢底板将会发生屈服破坏;由于剪力滞效应影响,钢底板与腹板相交处,钢底板首先发生屈服,继而随着竖向荷载增加,其屈服点逐渐向钢底板横向中心延伸;改进型组合箱梁破坏形式,钢底板首先屈服,且其挠度快速增加,继而上翼板(RC板)压溃;基于改进型组合箱梁破坏特点,通过施加预应力筋,并合理调整箱梁材料和断面几何参数,进而实现顶板和钢底板的协调破坏。因而,本文方法是对改进型组合箱梁力学性能演化规律的探索,其分析成果将对该类结构设计具有指导作用。

矩形箱梁力学性能分析的修正计算方法

本文对矩形箱梁翼板设置了不同的剪滞翘曲位移差函数,继而综合考虑剪力滞效应、剪切变形以及剪滞翘曲应力和弯矩自平衡条件等因素,且以能量变分原理为基础建立了矩形箱梁的弹性控制微分方程和自然边界条件,基于此修正了现行薄壁结构分析方法.与传统剪滞理论相比,本文方法深刻反映了矩形箱梁的力学特性.研究表明,(1)由于剪滞翘曲应力和弯矩自平衡条件的引入,矩形箱梁力学性能分解为独立的初等梁理论和剪滞理论体系,且箱梁力学性能为两者的叠加效应;(2)矩形箱梁断面尺寸确定,剪滞效应对其正应力的影响值不变,即剪滞效应的竖向力学行为与箱梁跨径无关;(3)尽管矩形箱梁的梁高对箱形梁剪滞翘曲应力和初等梁理论的应力值皆有一定影响,但其剪力滞系数不变,因此剪力滞效应与梁高无关;(4)剪力滞效应不仅影响箱梁翼板力学性能,而且对其腹板力学行为的影响不可忽视.因而,与传统剪滞理论相比,本文修正法不仅计算精度明显提高,而且更能真实反映矩形箱梁的力学性能.

薄壁箱梁纵向剪滞翘曲函数精度选择的研究

根据箱形结构纵向翘曲位移函数设置的基本原理,选择一系列符合箱梁基本翘曲模式的翘曲位移函数,然后以最小势能原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出相应翘曲位移函数箱形截面梁的振动控制微分方程和边界条件,据此得出箱形结构的固有频率方程。依据固有频率方程求出特定边界条件下相应翘曲位移函数箱形结构的自振频率,然后借助自振频率的大小对所设置翘曲位移函数的精确度做出评判。静力分析算例结果证明了翘曲位移函数精度选择的必要性,该文将解析解与数值解结果进行了比较,证明了方法的有效性。

基于能量变分原理的薄壁箱梁自振特性分析

以能量变分原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出箱形截面梁的控制微分方程和相应的自然边界条件,据此获得几种常用边界条件(简支、悬臂、连续、两端固支)的固有频率方程,提出一种能对工程中常用矩形薄壁箱梁自振特性进行分析的方法。通过算例将解析解与板壳有限元结果进行了比较,证明了该方法的有效性,所得公式比以往剪滞理论有一定发展,且为箱形梁桥动力特性的进一步研究奠定了理论基础。

梯形箱梁剪力滞后效应的精细化分析

引入剪滞翘曲应力自平衡条件的影响,考虑了剪切变形和剪滞效应等因素,设置了三个不同的剪滞纵向位移差函数以准确反映梯形箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,提出了一种能对工程中常用箱梁静力学特性分析的精确解法。本文以能量变分原理为基础建立了薄壁箱梁的弹性控制微分方程和自然边界条件,获得了相应广义位移的闭合解。算例中,分析了不同荷载形式、跨宽比和悬臂板长度等因素对箱梁静力学特性的影响,结果显示出引入剪滞翘曲应力自平衡条件的必要性。

波纹钢腹板组合工字形梁静力学特性研究

研究目的:本文综合考虑组合工字形梁腹板褶皱效应、剪滞翘曲应力自平衡条件,以及铁木辛柯剪切变形等因素,研究中设置2个不同的剪滞纵向翘曲位移差函数,且以能量变分原理为基础建立工字形梁弹性控制微分方程和自然边界条件,进而开展工字形梁力学特性分析,研究获得组合工字形梁竖向弯曲力学性能的精细化分析方法。研究结论:(1)褶皱效应对工字形梁上翼板影响相对较小,而对下翼板影响较大,并且组合工字形梁剪力滞后效应突出,但均布荷载相对较小,而集中荷载剪力滞效应更加显著;(2)本文方法与传统组合结构分析理论相比较,结果显示本文理论计算精度明显提高;(3)本文方法是对现行组合结构分析理论的丰富和发展,对该类结构设计具有一定的指导作用。

曲线梯形箱梁静力分析的多参数翘曲位移函数法

以薄壁曲杆理论为基础,提出一种对曲线梯形箱梁静力学特性准确分析的解析法。为准确反映箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,分别对梯形箱梁上下翼板和悬臂翼板设置3个不同剪滞纵向位移差函数。分析中综合考虑弯曲和翘曲扭转(包括二次翘曲剪切)因素,引入剪滞效应和剪切变形影响,建立曲线箱梁弹性控制微分方程和自然边界条件,获得弯、扭、翘和剪滞效应相耦合广义位移的闭合解。结合算例,分析不同荷载形式、不同跨度以及剪切变形和二次翘曲剪切效应等因素对曲线箱梁力学特性的影响,本文解析解与板壳有限元结果吻合较好,证明了本文方法有效性,所得公式发展了曲梁剪滞理论。

槽形梁动力反应分析的能量变分法

以分析箱形梁剪滞效应提出的方法为基础,考虑了剪滞翘曲应力的自平衡条件,为了准确反应槽形梁翼板的动位移变化,三个广义动位移η(x,y,z,t)、w(x,t)和θ(x,t)被引入。利用能量变分原理建立了槽形梁动力反应w(x,t)、u(x,t)和θ(x,t)的控制微分方程和自然边界条件,获得了相应广义位移的闭合解,据此对槽形梁的动力反应特性进行了研究,揭示了槽形梁桥动力反应的规律。算例中,该解析解与有限元数值解进行了比较,证明了该动力分析方法的有效性。

曲线矩形箱梁静力分析的双翘曲位移函数法

以薄壁曲杆理论为基础,本文提出了一种对大悬臂板曲线箱梁力学特性分析的解析法。为了准确反映曲线矩形箱梁翼板和悬臂板(b1≠b2)的剪滞变化幅度,分别对上下翼板和悬臂板设置了一个不同的剪滞纵向位移差函数(U1(z),U2(z))。以最小势能原理为基础,考虑了弯曲和翘曲扭转(包括二次翘曲剪切)的因素,引入了剪力滞后效应和剪切变形的影响,建立了薄壁曲线箱梁的弹性控制微分方程和自然边界条件,获得了弯、扭、翘和剪力滞效应相耦合的广义位移的闭合解,讨论了跨宽比、荷载类型和曲梁半径R等因素对曲线箱梁翼板应力和剪滞效应的影响,揭示了各参数之间的内在关系。算例中,本文解析解与板壳有限元结果吻合较好,证明了本文方法的有效性,所得公式是对曲梁剪滞理论的发展。

直线矩形箱梁静力分析的双翘曲位移函数法

为了准确反映矩形箱梁翼板的剪滞变化幅度,分别对下翼板和上翼板悬臂部分各设置1个剪滞纵向位移差函数,以最小势能原理为基础,考虑剪力滞后和剪切变形效应的影响,推导出箱形截面梁的控制微分方程和自然边界条件,据此获得相应的广义位移闭合解。运用传统分析方法、板壳有限元法和给出的双翘曲位移函数法,分析跨宽比、荷载类型等因素对矩形箱梁翼板剪滞效应的影响。结果表明:设置矩形箱梁双翘曲剪滞纵向位移差函数可以更好地反映矩形箱梁翼板纵向位移和正应力的变化;与传统分析方法相比,双翘曲位移函数法与有限元数值解吻合更好。

大悬臂板矩形截面箱梁动力反应的分析

为了准确反映矩形箱梁(b1≠b2)翼板和悬臂板的剪滞变化幅度,分别对上下翼板和悬臂翼板设置了一个不同的剪滞纵向动位移差函数(u1(x,t),u2(x,t)),提出了一种对薄壁箱梁动力学特性的分析方法。以能量变分原理为基础建立了矩形截面箱梁动力反应w(x,t)、u1(x,t),u2(x,t)和θ(x,t)的控制微分方程和自然边界条件,获得了相应广义位移的闭合解,揭示了箱形梁桥动力反应的规律,说明了大悬臂板矩形箱梁(b1≠b2)双翘曲位移差函数设置的必要性。算例中,解析解与有限元数值解进行了比较,证明了该动力分析方法的有效性。

一种薄壁箱梁自振频率分析的多参数翘曲位移函数法

以能量变分原理为基础,设置3个不同的剪滞纵向位移差函数以准确反映薄壁箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,在综合考虑剪力滞后、剪切变形及转动惯量效应的基础上,提出一种能对工程中常用的梯形薄壁箱梁自振特性进行分析的方法。本文利用最小势能原理建立了梯形薄壁箱梁的控制微分方程和自然边界条件,据此推导几种常用边界条件的固有频率方程(简支、悬臂、连续、两端固支)。在算例中,本文将解析解与板壳有限元结果进行比较,证明本文方法的有效性,明确剪力滞后效应对几种不同边界条件梯形箱梁自振特性影响的规律,为箱梁动力特性的进一步研究奠定基础。本文所得公式对目前的剪滞分析理论有所进展,具有一定的理论意义和实用价值,因此更具一般性。

剪力滞效应对简支箱梁自振特性的影响研究

根据哈密顿原理 ,考虑箱形梁剪力滞后效应的影响 ,推导出了箱形截面梁的弯曲振动方程及其自然边界条件 .作为特例 ,利用MATLAB软件对一简支箱梁的固有频率方程进行了求解 .并根据算例所得出的数值结果 ,对剪力滞后效应对箱形梁结构自振特性的影响进行了讨论 ,得出了一些结论 .

剪力滞效应对连续箱梁自振特性影响的研究

考虑箱形截面梁剪力滞后效应的影响,利用推导出的箱形截面梁的弯曲振动方程及其自然边界条件,并据此进一步推导出了多跨箱形截面梁的固有频率方程.作为特例,利用MATLAB软件对一连续的两跨、三跨箱梁结构的固有频率方程进行了求解.根据得出的数值结果,对剪力滞后效应对连续箱梁结构自振特性的影响进行了讨论,得出了一些有意义的结论.

矩形截面箱梁动力反应的力学特性

为了研究薄壁箱梁的动力反应特性,考虑了剪力滞后和剪切变形效应的影响,利用能量变分原理建立了矩形截面箱梁动力反应关于w(x,t),u(x,t)和θ(x,t)的控制微分方程和自然边界条件。据此对薄壁箱梁的动力反应特性进行了研究,获得了相应广义位移的闭合解,揭示了箱形梁桥动力反应的规律。算例中,本文解析解与有限元数值解作了比较,结果说明了本文动力分析方法的有效性。

地方高校土木工程专业教学改革探索

根据地方高校现有教学存在的问题,结合土木工程专业的特点,分别从办学思想、办学目标、教学计划和培养方案的制定,以及实践教学的实施和毕业设计等几个方面,就应用型本科院校土木工程专业教学改革提出了一些见解,本文内容探索了地方高校土木工程专业的发展规律,为土木工程专业人才的培养提供了一定的实践经验和理论支持。

宽翼T形梁桥动力学理论与特性分析

考虑了剪滞翘曲应力自平衡条件、剪切变形和剪力滞后效应等因素的影响,本文提出了一种对宽翼薄壁T形梁动力学特性的分析方法.分析中为了准确反应T形梁翼板的动位移变化,三个广义动位移被引入,且以能量变分原理为基础建立了T形梁动力反应的控制微分方程和自然边界条件,据此对T形梁的动力反应特性进行了分析,揭示了T形梁桥动力反应的规律.算例中,对比了考虑和不考虑剪滞翘曲应力自平衡条件对T形梁动力反应的影响,结果显示考虑剪滞翘曲应力自平衡条件的计算方法与有限元数值解吻合更好.

自平衡条件对槽形梁力学特性影响的分析

为了准确反映槽形梁翼板的位移变化,引入3个广义位移,利用能量变分原理建立槽形梁3个广义位移的控制微分方程和自然边界条件。比较考虑和不考虑剪滞翘曲应力自平衡条件的2种方法,证明该类结构自平衡条件引入的必要性。对槽形梁的自振特性进行研究,进一步证明槽形梁静力分析中自平衡条件引入的合理性。在算例中对解析解与有限元数值解进行对比,证明该分析方法是有效的。

考虑自平衡条件T形曲梁的静力学特性分析

为了准确分析T形曲梁的静力学特性,该文考虑了剪滞翘曲应力自平衡条件、剪力滞后和剪切变形等因素的影响.同时为了更好地反映T形曲梁翼板的位移变化,4个广义位移函数被引入,分析中以能量变分原理为基础建立了T形曲梁静力学特性的控制微分方程和自然边界条件.算例中,分析了剪滞翘曲应力自平衡条件、不同载荷形式和曲梁半径R等因素对T形曲梁静力学特性的影响,该文解析解与有限元数值解吻合更好,说明了该文方法的有效性.

双面加筋挡土墙结构在高烈度地震区应用的研究

以一实际双面加筋挡土墙工程为研究背景,根据相似原理,通过振动台的实际测试,从而对强地震作用时双面加筋挡土墙结构的工作机理进行了细致的研究.明确了强震作用时,加筋挡土墙的各种参数及布筋方式对双面加筋土挡墙结构动力行为的影响.