考虑剪力滞效应的曲线箱梁自振特性研究

摘要

通过假设曲线箱梁翼板纵向位移函数,分别建立了曲线箱梁形变势能和振动动能表达式。综合运用能量变分法和哈密顿原理推导出了曲线箱梁受弯、扭、剪力滞耦合作用的自由振动微分方程,由位移场函数对简支曲线箱梁一阶竖向弯曲频率进行了近似求解,获得了自振频率显示解。然后将理论计算值与ANSYS有限元数值解相比较,误差仅为0.37%,二者吻合良好,证明了理论公式推导的正确性。在此基础上重点研究了剪力滞效应对曲线箱梁自振频率的影响,分析结果表明:剪力滞效应削弱了弯梁的刚度,降低了结构的自振频率,剪力滞效应对弯梁刚度的削弱程度主要取决于宽跨比,当宽跨比由0.15增大到0.4的过程中,曲线箱梁刚度的削弱程度由2.05%增大到12.8%。实际工程中,对于多室箱梁和扁平箱梁,应充分考虑剪力滞效应对自振频率的不利影响。