波形钢腹板组合箱梁剪切、剪滞效应影响的静、动力有限元分析

摘要

波形钢腹板组合箱梁这种新型钢混组合结构的提出正好满足减轻桥梁结构的自重的要求，经过国内外诸多专家学者多年来的研究发现，此类箱形结构梁具有非常明确的受力特性，混凝土翼板承受结构中大部分弯矩，而波形钢腹板则承受了其中大部分剪力，而且还能减少预应力损失。因此，这种波形钢腹板组合箱梁结构越来越受到广大专家学者以及桥梁相关工作者的青睐。
　　由于箱形结构在受力作用下表现出十分良好的力学性能，因此，在波形钢腹板组合结构中也得到广泛的使用。本文所运用的是有限元分析方法，在综合考虑剪滞与剪切变形双重效应影响的基础上，通过能量变分原理导出了波形钢腹板组合箱梁的控制微分方程并给出了解析解，并在该解析解的基础上进一步导出了单元刚度矩阵与节点荷载列阵，还根据相关方程编制了Fortran有限元程序。
　　随后，结合室内试验梁算例对波形钢腹板简支梁和连续梁结合本文的理论推导结果、数值结果及实测结果作了对比分析。通过三者之间的对比可以得出以下结论：由本文计算方法得到的试验梁算例弯曲正应力以及挠度的计算结果都比ANSYS实体单元模型的计算结果更符合实验测试的结果，进而说明在对波形钢腹板组合箱梁进行设计与计算过程中，综合考虑剪滞和剪切变形双重效应的影响是满足实际情况的，而且使用本文得出的计算方法对波形钢腹板组合箱梁的剪滞效应进行计算时，只是使用梁单元而已，这就使该问题的求解得到了大大的简化。同时，本文也研究了剪滞与剪切变形双重效应对波形钢腹板组合箱梁的自振特性的影响。