薄壁箱梁剪力滯效應的有限梁段分析

羅文權(quán)，藺鵬臻

（1.蘭州交通大學甘肅省道路橋梁與地下工程重點實驗室，甘肅蘭州 730070；2.蘭州交通大學 土木工程學院，甘肅蘭州 730070）

箱形薄壁梁在對稱荷載作用下，法向應力沿橫截面的分布是不均勻的，對于閉口截面，稱之為剪力滯效應［1］。對于剪力滯的計算，國內(nèi)外的分析方法有能量變分法、比擬桿法、有限條法和板殼有限元法。能量變分法中，剪滯翹曲位移函數(shù)的選取是關(guān)鍵，Reissner［2］假設(shè)翼板剪滯翹曲位移函數(shù)為二次拋物線，在橫截面上引入一個翼板剪切變形最大差φ，從而建立了矩形雙軸對稱箱梁剪力滯效應的變分解。Luo［3］選取能量變分法導出控制微分方程的齊次解作為梁段單元的有限元位移模式，在變分原理的基礎(chǔ)上提出分析箱梁剪力滯效應的有限梁段法。吳幼明等［4］針對單室箱梁，通過在橫截面分別引入頂板、懸臂板、底板3 個不同的剪滯翹曲位移函數(shù)來分析剪力滯效應。Zhou［5］通過定義每個節(jié)點有2個剪力滯自由度的有限元法來分析剪力滯效應，并進一步分析預應力混凝土箱梁的剪力滯效應，周朋等［6］在此基礎(chǔ)上研究了不同荷載形式下箱梁的剪力滯效應。張元海等［7］選取剪力滯效應引起的附加撓度作為廣義位移，在定義新剪力滯廣義力矩［8］的基礎(chǔ)上，將剪力滯變形作為獨立的變形狀態(tài)進行有限元分析。

本文在文獻［3］的基礎(chǔ)上選取基于翼板剪切變形規(guī)律而定義的翹曲位移函數(shù)，將其控制微分方程的齊次解作為梁段單元的有限元位移模式，再根據(jù)變分原理導出薄壁箱梁的單元剛度矩陣和荷載矩陣，從而得到考慮剪力滯效應的薄壁箱梁的撓度和應力。……