车辆荷载作用下钢板组合连续梁桥桥面板应力分析

新型的双主梁钢板组合梁,钢板主梁间距较大,桥面板正应力在横桥向的分布更加不均匀,为了进一步研究钢板组合连续梁桥桥面板在车辆荷载作用下的剪力滞效应,采用有限元软件Midas/FEA进行了建模分析。着重研究了车辆荷载在横向与纵向作用位置变化时,对混凝土桥面板剪力滞效应的影响。结果表明:随着车辆荷载纵向作用位置的变化,不同工况下的剪力滞系数变化规律不尽相同,其中对车辆荷载纵向作用位置最敏感的截面是支点处截面以及正负弯矩变化的交界处;车辆荷载横向作用位置的变化对剪力滞影响较大,作用位置处的剪力滞系数在偏载时达到最大。因此,在设计阶段,应充分考虑车辆荷载作用位置变化对双主梁式钢板组合梁桥剪力滞效应的影响。并且对于这类宽跨比较大的桥型,当采用规范给出的有效宽度划分梁格时,对其应力做出修正。     

THE SHEAR LAG EFFECT OF BOX BEAMS WITH VARYING LATERAL LOADING LOCATIONS 1)

对箱梁各翼板(顶板、悬臂板、底板)分设不同剪力滞广义纵向位移,其横向分布均取二次抛物线形式,并引入载荷横向位置参数η,以分析载荷横向变位对剪力滞效应的影响.运用能量变分原理,建立剪力滞控制微分方程,求解了简支梁和悬臂梁在均布载荷作用下的控制微分方程的解.算例分析表明:载荷横向变位改变直接承受载荷的翼板的正负剪力滞特性,对非直接承载翼板只改变其应力幅度;箱梁横向框架效应对直接承载翼板纵向应力的贡献远远大于剪切变形.与块体有限元分析结果较吻合,表明该算法能较准确分析载荷横向变位作用下箱梁剪力滞的变化规律.     

薄板弯曲理论中一个新的广义变分原理及其交替max,min性质

本文在薄板弯曲的经典理论中提出一个以挠度、横向剪应变、曲率、弯矩、横向剪力、边界上的未知反力为自变函数的新的变分原理,在对自变函数预加不严厉的约束后,新泛函具有一连串交替max,min的性质。     

薄板弯曲理论中一个新的广义变分原理及其交替max,min性质

本文在薄板弯曲的经典理论中提出一个以挠度、横向剪应变、曲率、弯矩、横向剪力、边界上的未知反力为自变函数的新的变分原理,在对自变函数预加不严厉的约束后,新泛函具有一连串交替max,min的性质。     

复合材料迭层板弯曲分步分析法

本文提出了一种用于分析复合材料迭层板弯曲的新方法。首先利用经典理论进行初步分析,之后,据所得横向剪力,设定横向剪切应变,再进一步分析。本文方法基本未知函数少,基本方程易解,计算精度较高。     

含剪力销(锥)螺栓法兰连接结构非线性特性

连接结构广泛应用于航空航天、化工装备和核电站等大型工业装备中。对于轴弯剪组合作用下的连接结构,需要螺栓、法兰和剪力销的联合工作以抵抗外力。本文针对含剪力销(锥)的螺栓法兰连接结构的动力学问题开展研究,将该类结构抽象为三自由度的质量-双线性弹簧系统,建立非线性动力学模型的数学列式,并进行数值求解。重点研究该系统在横向冲击(剪力)下的动力学特性。通过理论分析与数值计算,指出该非线性系统存在3个方向自由度全耦合的振动现象,并阐述该系统自由度的解耦条件;对纵向振动与横向错动的耦合振动频率关系进行讨论并分析其相互联系;研究剪力销倾角对螺栓最大轴向拉力的影响规律并给出关系曲线,指出其最佳设计角度区间。     

单索面斜拉桥活载作用下主梁负剪力滞效应研究

以沈阳某单索面斜拉桥为研究背景,采用有限元理论,通过建立空间有限元模型研究了单索面斜拉桥主梁成桥阶段均布车载及偏载对控制截面最大负弯矩加载情况下截面的受力特性和负剪力滞效应.结果表明:在车辆荷载作用下,主梁各板产生了横向弯曲正应力及剪应力,使截面应力发生了变化;对控制截面最大负弯矩加载时,各控制截面剪力滞系数为0.64~0.983,主梁截面出现负剪力滞效应.偏载作用使得箱梁截面应力分布很不均匀,但其应力量值小于均匀车载作用下的应力水平,偏载工况并不控制箱梁截面设计.     

埋地管道的横向静力分析耦合模型及其解耦条件

现有埋地管道横向静力分析中的刚性管假设可以实现横向分析与纵向分析的解耦,但往往与实际情况不符.为此,本文根据埋地管道的受力特点,建立了考虑纵向内力影响的横向静力分析耦合模型.基于此耦合模型,结合挠曲线方程与纵向内力的关系,推导出横向分析和纵向分析的解耦条件,为建立解耦模型提供了理论基础.与此同时,一方面为便于实用,另一方面为检验解耦模型的误差,文中针对圆环形管道导出了其横截面剪应力分布规律,给出了埋地管道横向静力分析的实用耦合模型,并结合弹性中心法,建议和提出了耦合模型的实现算法.最后,采用耦合模型对两端固定的埋地给水管道进行了横向内力分析及解耦模型的误差探讨.结果表明,管道两端处纵向剪力对横向内力影响显著,解耦模型误差很大;但随着与管端距离的增加纵向剪力的影响急剧减小,近跨中区域解耦误差几乎可忽略不计.     

钢-混凝土组合箱梁梁段有限元法研究

组合梁界面滑移将减小组合梁刚度,增大变形,影响构件性能;剪应力沿截面横向分布不均匀,造成其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状,即剪力滞效应;同时组合梁往往重载,具有较小的跨高比,剪切变形不可忽略.根据虚功原理,建立了同时考虑滑移效应、剪力滞及剪切变形效应的组合梁单元刚度矩阵及等效节点力向量,并在此基础上编制了组合梁梁段有限元程序.利用本文程序对现有组合梁试件的混凝土顶板应力、钢梁底板应力、跨中挠度和梁端滑移进行了计算,并将本文计算结果与解析法计算结果及试验结果进行了比较.结果表明,本文计算结果与解析法计算结果及试验结果吻合良好;同时,本文计算结果具有较好的稳定性,验证了本文计算方法的正确性.本文所建立的梁单元刚度矩阵同时考虑了剪切变形、剪力滞及滑移效应的影响,符合工程实际,为有限梁段法分析组合箱梁提供了理论基础.     

阶跃载荷作用下圆板塑性动力响应

本文研究了理想刚塑性简支圆板在均布阶跃载荷作用下的塑性动力响应。应用屈服条件和建立方程时,考虑了横向剪力与转动惯量,得到了问题的完全解。     

一种只用挠度插值函数的厚、薄板通用三角形单元

在Reissner厚板理论中,如果设板内剪力为常量,则板的横向剪切变形与挠度不再相互独立。本文据此构造了一种只用挠度插值函数的厚,薄板通用单元。     

45°载荷作用下单分子层的微屈曲分析

通过发展Chisks和Parnes提出的弹簧模型模拟了单分子层的微屈曲现象,结果显示,单分子层的屈曲模态由其横向抗弯刚度及其与基体间粘结刚度密切相关。随着涂层横向抗弯刚度的升高和涂层与基体粘结刚度的降低,屈曲模态趋于光滑且临界屈曲载荷降低。单分子层的纵向抗剪能力对其稳态值没有影响,但临界屈曲载荷会随纵向抗剪力的增大而减小。此外,还给出了单分子层不发生屈曲的临界判据,对于工程设计具有指导意义。     

单箱三室箱梁剪力滞效应的试验研究

为开展单箱三室箱梁剪力滞效应的试验研究,制作了有机玻璃简支箱梁模型,对试验模型进行了分级加载。对该试验箱梁进行集中加载,分别作用于跨中截面四腹板上方、两对称边腹板上方和两对称中腹板上方。采用DH3816应变采集仪测得跨中及四分之一跨截面各关键点应变值,用百分表测得箱梁各关键截面挠度值。测量得到的截面应力分布规律验证了箱梁截面剪力滞效应的存在。对该有机玻璃简支箱梁,利用有限元方法和模型试验方法,研究了3种集中力工况下截面的剪力滞分布规律。结果表明,集中力作用下单箱三室箱梁各翼板间存在明显的剪力滞效应,且荷载的横向作用位置对箱梁截面剪力滞效应影响较大。     

剪力弯矩载荷之间微分关系的一般公式

本文通过在载荷集度中引入奇异函数表示集中力、集中力偶的作用，将各种载荷化为横向力，从而导出剪力弯矩载荷之间微分关系的一般公式，并进行了讨论     

新修正偶应力理论Reddy型层合板稳定分析

基于新修正偶应力理论建立了一个Reddy型复合材料层合板稳定性模型。该理论中曲率张量不对称,而偶应力矩张量对称。Reddy型层合板模型能够满足横向剪切应力为0的自由表面条件,而且横向剪切为二次函数,避免了常剪力一阶理论需要引入的剪力修正系数。为了便于工程应用,通过虚功原理推导了只含纤维材料尺度参数正交铺设的Reddy型层合板偶应力模型的稳定性方程,并以微尺度正交铺设四边简支层合方板为例,分析了不同铺设角和轴向载荷作用时临界载荷的细观尺度效应,并且与一阶剪切变形和Kirchhoff板理论结果对比。结果表明,本文建立的新修正偶应力Reddy型层合板模型更适合分析较厚的复合材料层合板稳定性的尺度效应。     

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提出该结构体系在水平载荷作用下,可视为夹层复合构件,并提出了计算模型. 根据 变形协调原理对其进行受力分析,建立了多层多跨密肋复合墙体结构横向位移及各组成构件承 受剪力和弯矩表达式. 通过计算分析指出,各组件剪力分配只与各组件刚度及宽度比有关, 内墙板上部分配剪力大于下部,边框反之;各组件局部弯矩系数随$\lambda $的增加而减小,其整体工作性能增强,当$\lambda $增加到一定数值时,其工作性能与悬壁构件类似.     

计入横向剪切变形时层合板位移差分解法

在考虑横向剪切变形对层合板弹性解的影响时，本文提出一种数值计算方法。由边界条件给出边界结点位移的表达式，根据薄板的经典理论和一阶横向剪切变形理论导出位移增量所满足的平衡微分方程，引用经典理论计算的横向剪力修正了荷载列阵。致使在较粗的网格划分时、宽广的层合板长厚比范围内，仍能得到与解析解颇为一致的数值解。     

不均匀土中有限长桩的横向瞬态波动

将Timoshenko梁模型引入到弹性地基粱中,土体对桩的作用用连续分布的弹簧来模拟,基于回传射线矩阵法,研究了桩顶受到横向冲击荷载作用下有限长桩的横向瞬态波动．经参数分析表明：土体刚度比对上软下硬、上硬下软两层地基中的有限长桩剪力波和弯矩波影响很大;从挠曲波曲线中难以辨别有无软硬夹层．     

大长细比弹体斜侵彻混凝土靶的动力学响应

基于刚塑性自由梁在横向冲击载荷下的动力学响应研究方法,结合空腔膨胀理论给出的弹体载荷分析,给出了弹体作为自由梁在塑性铰出现之前的响应行为,得到了梁内任一截面在横向载荷下剪力和弯矩分布规律以及轴向载荷下的轴力分布规律。计算结果表明,大长细比结构弹体的危险截面在承受较大轴向惯性压力载荷后,对由非正侵彻导致的横向载荷极为敏感。最后基于压弯联合作用载荷分析,给出了动能弹设计的抗弯极限壁厚要求。     

应用瑞利-李兹法求高阶频率时剪力边界条件的效应

在应用瑞利-李兹法求解细长梁和杆的静挠度、最小临界力和基频时,教材和文献都指出剪力边界条件的效应很弱,因此剪力一般可以不予考虑.然而,本文通过例子指出剪力边界条件对高阶(尢其是最高阶)的固有频率有着显著的影响,而且它的影响并不能通过增加位移函数的项数来予以消除.