考虑腹杆剪切变形的简支钢桁腹组合箱梁挠度分析

作     者：吕向明 王方旭 王鑫 

作者机构：天水师范学院土木工程学院 兰州交通大学土木工程学院 

出 版 物：《计算力学学报》 (Chinese Journal of Computational Mechanics)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金 (52068063) 2022年度甘肃省高等学校创新基金项目 (2022A-107) 天水师范学院2023年科研创新平台建设专项(PTJ2023-07) 资助 

主　　题：组合箱梁 腹杆 剪切变形 挠度分析 有效刚度 

摘      要：为研究腹杆剪切变形对钢桁腹组合箱梁挠度的影响，首先将钢桁腹组合箱梁分解为由上、下翼板和钢桁架组成的叠层梁，引入腹杆剪切变形转角函数建立钢桁腹组合箱梁在荷载作用下的解析模型，以简支梁为例求解挠曲变形解析解；其次为简便计算组合箱梁跨中挠度，结合初等梁理论及解析解求得截面有效刚度，并利用有效刚度求解跨中挠度；最后分析了组合箱梁在不同荷载工况下的挠曲特性，并与初等梁理论进行对比；在此基础上分析了腹杆直径、腹杆壁厚、腹杆倾角等构造参数对有效刚度的影响。结果表明，腹杆变形对钢桁腹组合箱梁挠度的影响不可忽略，采用初等梁理论计算组合箱梁挠度的最大误差达到了13.61%，考虑腹杆剪切变形得到的解析解计算结果与有限元更接近，最大误差为6.24%；利用截面有效刚度可有效预测跨中挠度，与解析解最大误差为3.64%；构造参数对有效刚度的影响中，腹杆壁厚影响最大，其次是腹杆直径、腹杆倾角；此外，有效刚度与腹杆直径及腹杆壁厚呈正相关，而与腹杆倾角呈负相关。