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矩形箱梁力学性能分析的修正计算方法

计算力学学报 2023年第3期40卷 464-471页

作者：岑峰甘亚南尹明干高培伟南京航空航天大学土木系南京210016 盐城工学院土木工程学院盐城224051

本文对矩形箱梁翼板设置了不同的剪滞翘曲位移差函数,继而综合考虑剪力滞效应、剪切变形以及剪滞翘曲应力和弯矩自平衡条件等因素,且以能量变分原理为基础建立了矩形箱梁的弹性控制微分方程和自然边界条件,基于此修正了现行薄壁结构分... 详细信息

本文对矩形箱梁翼板设置了不同的剪滞翘曲位移差函数,继而综合考虑剪力滞效应、剪切变形以及剪滞翘曲应力和弯矩自平衡条件等因素,且以能量变分原理为基础建立了矩形箱梁的弹性控制微分方程和自然边界条件,基于此修正了现行薄壁结构分析方法.与传统剪滞理论相比,本文方法深刻反映了矩形箱梁的力学特性.研究表明,(1)由于剪滞翘曲应力和弯矩自平衡条件的引入,矩形箱梁力学性能分解为独立的初等梁理论和剪滞理论体系,且箱梁力学性能为两者的叠加效应;(2)矩形箱梁断面尺寸确定,剪滞效应对其正应力的影响值不变,即剪滞效应的竖向力学行为与箱梁跨径无关;(3)尽管矩形箱梁的梁高对箱形梁剪滞翘曲应力和初等梁理论的应力值皆有一定影响,但其剪力滞系数不变,因此剪力滞效应与梁高无关;(4)剪力滞效应不仅影响箱梁翼板力学性能,而且对其腹板力学行为的影响不可忽视.因而,与传统剪滞理论相比,本文修正法不仅计算精度明显提高,而且更能真实反映矩形箱梁的力学性能.

关键词：自平衡条件剪力滞效应竖向弯曲矩形箱梁修正分析法

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曲线矩形箱梁静力分析的双翘曲位移函数法

土木工程学报 2010年第4期43卷 63-69页

作者：甘亚南周广春宿迁学院江苏宿适223800 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

以薄壁曲杆理论为基础,本文提出了一种对大悬臂板曲线箱梁力学特性分析的解析法。为了准确反映曲线矩形箱梁翼板和悬臂板(b1≠b2)的剪滞变化幅度,分别对上下翼板和悬臂板设置了一个不同的剪滞纵向位移差函数(U1(z),U2(z))。以最小势能... 详细信息

以薄壁曲杆理论为基础,本文提出了一种对大悬臂板曲线箱梁力学特性分析的解析法。为了准确反映曲线矩形箱梁翼板和悬臂板(b1≠b2)的剪滞变化幅度,分别对上下翼板和悬臂板设置了一个不同的剪滞纵向位移差函数(U1(z),U2(z))。以最小势能原理为基础,考虑了弯曲和翘曲扭转(包括二次翘曲剪切)的因素,引入了剪力滞后效应和剪切变形的影响,建立了薄壁曲线箱梁的弹性控制微分方程和自然边界条件,获得了弯、扭、翘和剪力滞效应相耦合的广义位移的闭合解,讨论了跨宽比、荷载类型和曲梁半径R等因素对曲线箱梁翼板应力和剪滞效应的影响,揭示了各参数之间的内在关系。算例中,本文解析解与板壳有限元结果吻合较好,证明了本文方法的有效性,所得公式是对曲梁剪滞理论的发展。

关键词：桥梁工程剪力滞后翘曲扭转最小势能原理薄壁曲线箱梁

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考虑自平衡条件槽形曲梁的静力学特性分析

工程力学 2013年第10期30卷 28-34页

作者：甘亚南荀勇周广春盐城工学院土木工程学院江苏盐城224051 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

考虑了剪滞翘曲应力自平衡条件、剪力滞后、剪切变形和翘曲扭转等因素的影响,以最小势能原理为基础,建立了薄壁槽形曲梁的弹性控制微分方程和自然边界条件,获得了弯、扭、翘和剪滞效应相耦合广义位移的闭合解。算例中,分析了不同荷载形... 详细信息

考虑了剪滞翘曲应力自平衡条件、剪力滞后、剪切变形和翘曲扭转等因素的影响,以最小势能原理为基础,建立了薄壁槽形曲梁的弹性控制微分方程和自然边界条件,获得了弯、扭、翘和剪滞效应相耦合广义位移的闭合解。算例中,分析了不同荷载形式、曲梁半径R、宽跨比等因素对曲线槽形梁力学特性的影响。该文解析法更好揭示了曲线槽形梁的力学特性以及各参数之间的内在关系,所得公式是对曲梁剪滞理论的发展。

关键词：结构工程剪力滞后自力平衡条件最小势能原理槽形曲梁

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矩形截面箱梁动力反应的力学特性

振动．测试与诊断 2011年第2期31卷 198-201,266-267页

作者：甘亚南周广春盐城工学院土木工程学院盐城224051 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

为了研究薄壁箱梁的动力反应特性,考虑了剪力滞后和剪切变形效应的影响,利用能量变分原理建立了矩形截面箱梁动力反应关于w(x,t),u(x,t)和θ(x,t)的控制微分方程和自然边界条件。据此对薄壁箱梁的动力反应特性进行了研究,获得了相应广... 详细信息

为了研究薄壁箱梁的动力反应特性,考虑了剪力滞后和剪切变形效应的影响,利用能量变分原理建立了矩形截面箱梁动力反应关于w(x,t),u(x,t)和θ(x,t)的控制微分方程和自然边界条件。据此对薄壁箱梁的动力反应特性进行了研究,获得了相应广义位移的闭合解,揭示了箱形梁桥动力反应的规律。算例中,本文解析解与有限元数值解作了比较,结果说明了本文动力分析方法的有效性。

关键词：薄壁箱梁剪力滞后动力反应能量变分原理

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宽翼薄壁工字形曲梁剪滞效应的能量变分法

工程力学 2010年第12期27卷 1-7,20页

作者：甘亚南赫中营戎涛周广春盐城工学院土木工程学院江苏盐城224051 河南理工大学土木工程学院河南焦作454010 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为了准确反映宽翼薄壁工字形曲梁上下翼板(b1≠b2)的剪滞变化幅度,分别对上下翼板设置了一个不同的剪滞纵向位移差函数(U 1(z),U 2(z))。该文以最小势能原理为基础,考虑弯曲和翘曲扭转的因素,引入剪力滞后和剪切变形效应的影响,建立了... 详细信息

为了准确反映宽翼薄壁工字形曲梁上下翼板(b1≠b2)的剪滞变化幅度,分别对上下翼板设置了一个不同的剪滞纵向位移差函数(U 1(z),U 2(z))。该文以最小势能原理为基础,考虑弯曲和翘曲扭转的因素,引入剪力滞后和剪切变形效应的影响,建立了曲线工字形梁的控制微分方程和自然边界条件,获得了弯、扭、翘和剪滞效应相耦合的广义位移的闭合解,提出了一种对该类结构更加准确的力学分析方法。算例中,该文解析解与板壳有限元结果吻合较好,证明了该文方法的有效性。

关键词：桥梁工程剪力滞后翘曲扭转最小势能原理曲线工字形梁

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基于能量变分原理的薄壁箱梁自振特性分析

中国公路学报 2007年第1期20卷 73-78页

作者：甘亚南周广春哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

以能量变分原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出箱形截面梁的控制微分方程和相应的自然边界条件,据此获得几种常用边界条件(简支、悬臂、连续、两端固支)的固有频率方程,提出一种能对工程中常用矩形薄壁... 详细信息

以能量变分原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出箱形截面梁的控制微分方程和相应的自然边界条件,据此获得几种常用边界条件(简支、悬臂、连续、两端固支)的固有频率方程,提出一种能对工程中常用矩形薄壁箱梁自振特性进行分析的方法。通过算例将解析解与板壳有限元结果进行了比较,证明了该方法的有效性,所得公式比以往剪滞理论有一定发展,且为箱形梁桥动力特性的进一步研究奠定了理论基础。

关键词：桥梁工程薄壁箱梁能量变分原理自振特性剪力滞后效应

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薄壁箱梁纵向剪滞翘曲函数精度选择的研究

工程力学 2008年第6期25卷 100-106页

作者：甘亚南周广春哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

根据箱形结构纵向翘曲位移函数设置的基本原理,选择一系列符合箱梁基本翘曲模式的翘曲位移函数,然后以最小势能原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出相应翘曲位移函数箱形截面梁的振动控制微分方程和边界... 详细信息

根据箱形结构纵向翘曲位移函数设置的基本原理,选择一系列符合箱梁基本翘曲模式的翘曲位移函数,然后以最小势能原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出相应翘曲位移函数箱形截面梁的振动控制微分方程和边界条件,据此得出箱形结构的固有频率方程。依据固有频率方程求出特定边界条件下相应翘曲位移函数箱形结构的自振频率,然后借助自振频率的大小对所设置翘曲位移函数的精确度做出评判。静力分析算例结果证明了翘曲位移函数精度选择的必要性,该文将解析解与数值解结果进行了比较,证明了方法的有效性。

关键词：桥梁工程剪力滞后效应能量变分原理薄壁箱梁翘曲位移函数固有频率

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侧向力作用下薄壁箱梁腹板力学特性的研究

工程力学 2011年第2期28卷 30-35页

作者：甘亚南王振波周广春盐城工学院土木工程学院江苏盐城224051 南京工业大学土木工程学院江苏南京211800 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

考虑了剪力滞后和剪切变形的影响,该文提出了一种对薄壁箱梁腹板静、动力学特性的分析方法。为了准确反应薄壁箱梁腹板的位移变化,三个广义位移被引入。利用能量变分原理建立了箱形梁腹板三个广义位移的控制微分方程和自然边界条件,据... 详细信息

考虑了剪力滞后和剪切变形的影响,该文提出了一种对薄壁箱梁腹板静、动力学特性的分析方法。为了准确反应薄壁箱梁腹板的位移变化,三个广义位移被引入。利用能量变分原理建立了箱形梁腹板三个广义位移的控制微分方程和自然边界条件,据此对薄壁箱梁腹板的静、动力学特性进行了研究,获得了相应广义位移的闭合解。算例中,该文解析解与板壳有限元结果进行了比较,验证了该文方法的有效性,而腹板自振特性的研究从理论上进一步证明了静力分析的可靠性。

关键词：薄壁箱梁剪力滞后力学特性能量变分原理桥梁工程

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宽翼薄壁工字形梁动力反应的能量变分法

工程力学 2010年第8期27卷 15-20页

作者：王根会甘亚南王振波兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 河南理工大学土木工程学院河南焦作454010 南京工业大学土木工程学院江苏南京211800

采用四个独立的广义位移w(x,t)、θ(x,t)、u1(x,t)和u2(x,t)对宽翼缘薄壁工字形梁的动位移进行了准确描述,同时考虑剪滞翘曲应力的轴向自平衡条件,提出了一种能对工程中常用的上翼板、下翼板具有不同宽度工字形梁动力反应的分析方法。... 详细信息

采用四个独立的广义位移w(x,t)、θ(x,t)、u1(x,t)和u2(x,t)对宽翼缘薄壁工字形梁的动位移进行了准确描述,同时考虑剪滞翘曲应力的轴向自平衡条件,提出了一种能对工程中常用的上翼板、下翼板具有不同宽度工字形梁动力反应的分析方法。以能量变分原理为基础,推导出了工字形梁动力反应的控制微分方程和自然边界条件,获得了相应广义动位移的闭和解,据此对薄壁工字梁的动力反应特性进行了研究,揭示了工字形梁动力反应的规律。算例中,该文解析解与有限元数值解进行了比较,证明了该文分析方法的有效性。

关键词：工字形梁剪力滞后动力反应能量变分法桥梁工程