一个改进的平面梁单元

根据有限单元法基本原理 ,提出了一个变截面平面梁单元 ,推导了其单元钢度矩阵。这一改进的梁单元用于分析梁高呈线性变化及二次抛物线变化的矩形截面梁 ,将得到准确解。文中给出了一个变截面悬臂梁算例 ,计算表明 ,这一改进的梁单元使变截面梁的分析大大简化     

考虑畸变影响的箱梁横向弯矩计算方法

为研究偏心垂向荷载作用下梯形截面单室箱梁的横向弯矩,对框架分析法计算箱梁横向弯矩的方程进行优化,并在刚性支承法的基础上提出一种更加简单的横向弯矩计算方法;与框架分析法不同,横向弯矩可采用能量变分法求解,建立以箱梁顶板剪力差为未知量的四阶控制微分方程,采用比拟的弹性地基梁解法解出剪力差,得出梯形截面单室箱梁横向弯矩的能量变分法解。对几种箱梁横向弯矩计算方法用两个算例进行验证,结果表明,能量变分法解将箱梁底板上的弯矩误差绝对值由15.41%降到了9.68%;本文方法得出的横向弯矩结果和有限元结果吻合较好,弯矩误差绝对值最大不超过6.01%;本文方法和能量变分法可有效降低箱梁底板上的弯矩误差,计算精度得到提高。     

简支及悬臂箱梁在角隅轴向荷载作用下的翼板纵向应力

基于能量变分原理，拟定轴向荷载作用下箱梁的纵向位移函数，得到关于翼板剪切变形引起的位移差函数的基本微分方程，继而推导出箱梁翼板纵向应力表达式，并首次得出角隅轴向荷载作用下翼板出现应力不均匀分布的荷载及边界条件。通过对一模型箱梁进行计算，并与通用有限元软件ANSYS壳单元计算结果进行比较，验证了该方法和所推导公式的正确性。研究结果表明，当作用于简支箱梁截面角隅处的轴向荷载（合力无偏心）为集中或分布荷载时，翼板不产生纵向应力不均匀现象；当作用于悬臂箱梁截面角隅处的轴向荷载（合力无偏心）为集中荷载时，翼板不产生纵向应力不均匀现象，而当荷载轴向分布时，翼板将产生纵向应力不均匀现象。实际工程中，横力弯曲使悬臂箱梁产生剪力滞效应，这种效应会与轴向分布荷载产生的效应叠加，设计时对此应予以充分考虑。     

箱形梁剪力滞效应分析中的翘曲位移函数及广义内力研究

以薄壁箱梁的弯曲计算理论为基础,从分析翼缘板的面内剪切变形和弯曲剪力流的分布规律入手,从理论上证明二次抛物线是箱形梁剪力滞效应分析中的合理翘曲位移函数。选取剪力滞效应引起的附加挠度作为广义位移,用基于最小势能原理的能量变分法建立箱形梁剪力滞效应分析的控制微分方程和边界条件。对箱梁横截面上新出现的广义内力给出严密定义,并建立了剪力滞翘曲应力的简便计算公式,它与初等梁弯曲应力公式具有相同的形式。对一个简支箱梁模型的计算表明,计算值与实测值吻合良好,从而证实了本文的分析方法和建立的公式是正确的。不同于弯矩的分布,剪力滞广义力矩具有快速衰减的分布特征。对集中荷载作用下的简支箱梁算例,剪力滞效应使其跨中挠度增大达12%,工程实践中必须认真对待。     

中墩斜置对连续箱梁弯扭性能的影响

为了揭示中墩斜支承对连续箱梁力学性能的影响,本文考虑约束扭转和竖向挠曲耦合作用,建立了斜支承连续箱梁的力法方程,并获得了内力和变形的解析式。选取斜支承两跨连续箱梁为数值算例,分别计算了竖向对称和偏心均布荷载作用下的内力和变形,并用ANSYS软件计算了控制截面的弯矩。计算结果表明,本文方法计算的弯矩与ANSYS计算值吻合良好;与常规的连续箱梁相比,在竖向对称均布荷载作用下,斜支承连续箱梁的挠度减小不显著,而在竖向偏心均布荷载作用下,斜支承连续箱梁的挠度有显著变化,斜交角为45°时,挠度改变量可达到25%以上;无论是在竖向对称还是偏心均布荷载作用下,斜支承连续箱梁的扭转角均大于常规连续箱梁的扭转角,二次扭矩和双力矩都仅在斜支承点附近的局部范围出现较大值。     

波形钢腹板箱梁的约束扭转剪应力分析

基于周边不变形理论,结合闭口薄壁杆件约束扭转的计算分析,研究了波形钢腹板箱梁在约束扭转时混凝土悬臂板上扭转剪应力的分布,并进行了计算.通过对悬臂板在约束扭转中剪力流计算公式的推导,进一步阐述了其自由扭转剪应力及翘曲扭转剪应力的分布,指出了相关文献在这部分计算中存在的问题.通过一个简支波形钢腹板组合箱梁算例,将该文方法计算结果与ANSYS有限元计算结果进行比较.结果表明:在波形钢腹板箱梁截面中,主要由波形钢腹板承受扭转剪应力,其次是混凝土底板,底板剪应力最大值发生在底板中心处,其数值近似等于腹板剪应力的一半,而混凝土顶板和悬臂部分的扭转剪应力很小;该文计算的扭转剪应力结果在总体上符合有限元得到的扭转剪应力分布规律,在悬臂自由端为0,随着离开悬臂自由端距离的增大,扭转剪应力逐渐增大并达到峰值.     

用材料力学公式计算任意截面短梁正应力时的修正项研究

对材料力学中梁的弯曲应力公式增加一修正项,以反映短梁弯剪翘曲变形对应力分布的影响。提出一种根据短梁横截面边界形状及艾瑞应力函数求解应力修正项的方法,应用弹性力学空间问题的一般理论,通过应力平衡方程、应变相容方程及应力边界条件,建立了关于任意截面短梁的应力修正项及剪应力的基本方程。在所建立的基本方程基础上,导出了矩形截面和圆形截面短梁修正应力的具体计算公式,该修正应力与均布荷载大小及弹性模量与剪切模量之比均成正比,但与截面惯性矩成反比。数值算例表明,本文方法计算的应力与通用有限元软件ANSYS计算的结果吻合良好,从而验证了本文方法及其基本公式的正确性。     

薄壁箱梁的翘曲连续性条件

基于薄壁杆件理论，分析了薄壁箱梁弯曲剪流和约束扭转翘曲剪流计算时的翘曲连续性 条件. 从翘曲连续性条件出发，推导了薄壁箱梁约束扭转翘曲剪流的一般公式，此外，还指 出了有关文献中的错误并进行了更正. 最后对一个悬臂箱梁的约束扭转翘曲剪流进行了计算 比较.     

简支及悬臂箱梁在角隅轴向荷载作用下的翼板纵向应力

基于能量变分原理,拟定轴向荷载作用下箱梁的纵向位移函数,得到关于翼板剪切变形引起的位移差函数的基本微分方程,继而推导出箱梁翼板纵向应力表达式,并首次得出角隅轴向荷载作用下翼板出现应力不均匀分布的荷载及边界条件。通过对一模型箱梁进行计算,并与通用有限元软件ANSYS壳单元计算结果进行比较,验证了该方法和所推导公式的正确性。研究结果表明,当作用于简支箱梁截面角隅处的轴向荷载(合力无偏心)为集中或分布荷载时,翼板不产生纵向应力不均匀现象;当作用于悬臂箱梁截面角隅处的轴向荷载(合力无偏心)为集中荷载时,翼板不产生纵向应力不均匀现象,而当荷载轴向分布时,翼板将产生纵向应力不均匀现象。实际工程中,横力弯曲使悬臂箱梁产生剪力滞效应,这种效应会与轴向分布荷载产生的效应叠加,设计时对此应予以充分考虑。     

宽翼缘梁温差自应力级数解

为了充分反映宽翼缘梁的温差自应力分布特点,克服按梁理论计算温差自应力时的不足,本文从弹性力学的分析方法入手,按平面应力状态分析翼缘板和腹板的温差应力.根据翼缘板与腹板连接处的变形协调及平衡条件建立补充方程,求解艾瑞应力函数中的积分常数,导出翼缘板与腹板的温差应力及位移的解析式.对一宽翼缘T梁的计算表明,当翼缘板相对于腹...