考慮剪力滯效應(yīng)的薄壁梁靜動(dòng)力特性分析.pdf

1、剪力滯問題在很早以前就有學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研究，但學(xué)者們當(dāng)時(shí)僅僅局限于航空領(lǐng)域的金屬結(jié)構(gòu)，自從20世紀(jì)60年代，由于忽略剪力滯后效應(yīng)導(dǎo)致多座箱形橋梁破壞才引起各國學(xué)者的注意。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，對(duì)剪力滯問題的研究取得了一些成果，可以部分地解決實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)中的問題。但許多問題并沒有得到完全解決，隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，在一些新建橋梁中有關(guān)剪力滯的新問題不斷出現(xiàn)。對(duì)于這些問題如不認(rèn)真對(duì)待，可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)局部開裂、局部失穩(wěn)，或更加嚴(yán)重的破壞。因而對(duì)剪

2、力滯后問題的研究具有重要的理論和工程實(shí)際意義，本文就以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究。
　　1、直線和曲線矩形截面箱梁的靜力學(xué)特性分析
　　以薄壁桿或薄壁曲桿理論為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)上下翼板、懸臂翼板設(shè)置了一個(gè)或兩個(gè)剪滯縱向位移差函數(shù)，由能量變分原理獲得了直線和曲線矩形截面箱梁的控制微分方程和邊界條件，得到了廣義位移的閉合解。系統(tǒng)分析了邊界條件、荷載類型、懸臂翼板長(zhǎng)度和曲率半徑R等因素對(duì)直線和曲線矩形截面箱梁剪力滯后效應(yīng)的影響，明確

3、了上、下翼板的應(yīng)力變化規(guī)律。
　　2、直線薄壁箱梁自振特性和動(dòng)力反應(yīng)的分析
　　對(duì)于直線矩形和梯形截面箱梁，根據(jù)其特點(diǎn)分別設(shè)置了一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)剪滯縱向位移差函數(shù)，在考慮剪力滯后效應(yīng)的前提下，獲得了邊界條件、跨寬比、箱梁高度和懸臂翼板長(zhǎng)度等因素對(duì)矩形和梯形截面箱梁自振特性影響的規(guī)律。同時(shí)，本文以直接法為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出了矩形截面箱梁的強(qiáng)迫振動(dòng)方程，明確了剪力滯后效應(yīng)對(duì)矩形截面箱梁動(dòng)力反應(yīng)影響的規(guī)律，因而本文內(nèi)容豐富和發(fā)展了現(xiàn)行剪

4、滯理論。
　　3、梯形截面曲箱梁的靜力學(xué)特性分析
　　設(shè)置了三個(gè)不同的縱向剪滯位移差函數(shù)以準(zhǔn)確反映頂板(1()u x)、底板(2()u x)和懸臂板(3()u x)的縱向位移變化，考慮了曲箱梁的彎、扭、翹、剪滯效應(yīng)和剪切變形的耦合作用，本文內(nèi)容發(fā)展了符拉索夫的曲桿理論，明確了曲線梯形截面箱梁的力學(xué)特點(diǎn)。同時(shí)制作了曲線梯形截面箱梁的有機(jī)玻璃模型橋，設(shè)計(jì)了測(cè)點(diǎn)布置和加載方案，對(duì)梯形截面曲箱梁上下翼板剪力滯效應(yīng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，理論

5、結(jié)果與試驗(yàn)值進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了本文理論分析的正確性。
　　4、直線和曲線矩形截面箱梁腹板靜動(dòng)力特性分析
　　將剪力滯后效應(yīng)引入直線和曲線矩形截面箱梁腹板，根據(jù)應(yīng)變—位移關(guān)系獲得系統(tǒng)總勢(shì)能，依據(jù)箱梁腹板振動(dòng)特點(diǎn)求得總動(dòng)能，利用最小勢(shì)能原理和哈密頓原理分別獲得直線和曲線矩形截面箱梁腹板靜、動(dòng)力特性分析的控制微分方程和自然邊界條件，明確了跨寬比、懸臂翼板長(zhǎng)度、梁高及腹板厚度對(duì)直線和曲線矩形截面箱梁腹板剪滯效應(yīng)的影響，為矩形截面箱梁

6、腹板的力學(xué)特性分析提供理論參考。
　　5、寬翼薄壁直線工字形梁靜、動(dòng)力特性及曲梁靜力特性的分析
　　為了準(zhǔn)確反映工字形梁上、下翼板剪滯效應(yīng)變化，對(duì)直線和曲線工字形梁上、下翼板設(shè)置了兩個(gè)不同的剪滯縱向位移差函數(shù)1()U x、2()U x，推導(dǎo)出了工字形梁的控制微分方程和自然邊界條件，通過系統(tǒng)的力學(xué)分析，獲得了該類結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)力特性規(guī)律。
　　6、薄壁箱梁翹曲函數(shù)精確度選擇的研究
　　根據(jù)箱形結(jié)構(gòu)縱向翹曲位移函數(shù)設(shè)置的