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《长安大学》 2007年
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考虑剪力滞效应的薄壁结构特性分析

张永健  
【摘要】: 薄壁结构在弯曲荷载作用下存在剪力滞效应。国内外对剪力滞效应已有很多研究,也取得了一些成果,解决了部分实际工程问题,但仍然有许多问题还没有完全得到解决。本文针对∏形截面主梁斜拉桥、普通混凝土箱梁、波形钢腹板组合箱梁等结构,研究了剪力滞效应对薄壁结构静动力特性的影响,主要进行了以下几方面的研究。 (1)采用有限单元法建立模型,分析了一斜拉桥∏形截面主梁的剪力滞效应的分布规律,并将有限元结果同实桥的实测值进行了对比,验证了有限元模型的正确性。详细分析了斜拉桥兀形主梁的预应力、横坡、小纵梁等参数对剪力滞效应的影响,并分析了剪力滞效应对∏形主梁斜拉桥动力特性的影响。从分析结果可知∏形截面斜拉桥主梁根部截面的剪力滞效应比跨中截面更为显著;其主梁横截面轴向应力横向分布曲线存在多个拐点,剪力滞效应很难采用单个参数来描述;预应力对∏形截面斜拉桥主梁轴向应力的横向分布规律有明显影响,计算时不应忽略预应力束的影响;桥面横坡也是影响∏形截面主梁斜拉桥剪力滞效应的一个重要因素,尤其是对顶板中央处的纵向正应力影响较大;在桥面板沿纵向增设小纵梁是减小剪力滞效应的一种有效方法,高度较低的纵梁即可显著改善应力分布:首次分析了剪力滞效应对∏形截面主梁斜拉桥动力特性的影响,结果表明:考虑剪力滞效应后主梁的振动频率有所降低,且随着频率阶次的升高,降低越明显。 (2)采用能量变分法推导了考虑剪力滞效应的简支箱梁自振基频解析解,算例表明该方法比一般梁理论计算精度有显著提高,且计算简单方便。在此基础上,又推导了简支箱梁同时考虑剪力滞效应以及剪切变形的各阶频率显式计算公式,进一步提高了计算精度;对影响箱梁自振频率的参数进行了详尽的分析,结果表明:考虑剪力滞效应以及考虑剪切变形均使简支箱梁的振动基频降低,且对于箱梁的高阶振动频率降低程度尤为明显,影响频率降低程度的参数主要有:箱梁的顶底板抗弯惯性矩占整个截面的抗弯惯性矩的比重(I_s/I)、箱梁的跨宽比(l/26)、箱形截面的剪切系数k以及跨高比(l/r)等参数,而其中箱梁的宽跨比是影响其降低程度的最重要因素。 (3)推导了简支波形钢腹板组合箱梁的振动频率公式,得到了考虑剪切变形及剪力滞效应的波形钢腹板组合箱梁各阶自振频率的解析解;对一试验波形钢腹板组合箱梁进行了动力测试,得到了该试验波形钢腹板组合箱梁的实测自振频率,并与简单梁理论、本文理论公式以及三维有限元模型的计算频率进行对比。对比结果表明剪力滞效应及剪切变形对波形钢腹板组合箱梁的振动频率影响较大,考虑剪力滞及剪切变形影响后的波形钢腹板组合箱梁的振动频率有所降低,相对于普通混凝土箱梁降低程度更为明显,且降低程度随着计算频率的阶次的增加而迅速增加。而本文提出的理论公式可考虑剪力滞及剪切变形效应影响,且计算简单,精度较高。 (4)为简支箱梁在简谐荷载作用下的强迫振动提出了一种实用计算方法,该方法可以考虑剪力滞效应的影响。在现有初等梁受迫振动理论的基础上,推导了考虑剪力滞效应的简支箱梁简谐振动荷载作用下跨中截面的动应力放大系数,并将其与实体有限元结果进行比较,验证了其计算精度;针对地震荷载作用下的箱梁动力响应,根据反应谱法以及时程分析法,首次提出了等效弹性模量法以考虑其影响,文中算例验证了等效弹性模量法的可行性。 (5)采用能量变分法,推导了考虑剪力滞效应的悬臂箱梁稳定临界力的显式解,并通过算例将其与初等梁理论以及实体有限元算得的临界力进行比较,结果表明该公式精度较高,且公式形式简单,计算方便。考虑剪力滞效应后,悬臂矩形梁的稳定临界力有所降低,即初等梁理论计算的结果是偏于不安全,而本文的计算公式与初等梁理论一样简单,但计算的精度相对于初等梁理论有所提高。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U441.2

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【引证文献】
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1 陈玉骥;罗旗帜;;开口薄壁压杆考虑剪滞效应和几何非线性的临界荷载[J];力学与实践;2012年03期
2 陈玉骥;罗旗帜;;确定均质薄壁箱型压杆失稳特性的自由振动法[J];河北工业大学学报;2013年02期
3 陈玉骥;罗旗帜;周爱国;;单轴对称截面压杆考虑剪力滞效应的临界荷载[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2012年02期
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1 刘君宏;预应力连续刚构桥剪力滞效应的研究[D];长安大学;2011年
【参考文献】
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1 罗旗帜,俞建立;变截面箱梁的负剪力滞[J];重庆交通学院学报;1997年03期
2 刘小燕,韦成龙;槽型宽翼压弯构件的剪滞效应分析[J];长沙电力学院学报(自然科学版);1999年02期
3 田仲初,颜东煌;轴向力偏心距对∩形宽翼梁剪滞效应的影响[J];长沙交通学院学报;1998年01期
4 罗许国,戴公连;大悬臂桥面板钢脊骨梁结构模型剪力滞效应有限元分析[J];长沙铁道学院学报;2002年01期
5 罗旗帜,吴幼明;薄壁箱梁剪力滞理论的评述和展望[J];佛山科学技术学院学报(自然科学版);2001年03期
6 罗旗帜;曲线箱梁有限条法计算程序[J];佛山大学学报;1993年04期
7 蔡松柏,程翔云,邵旭东;ㄇ形梁剪力滞效应的解析解[J];工程力学;2003年05期
8 罗旗帜;变截面箱梁翼缘有效宽度计算[J];公路;1999年07期
9 程海根,强士中;变截面悬臂箱梁剪滞效应分析[J];公路;2003年03期
10 陈宝春,黄卿维;波形钢腹板PC箱梁桥应用综述[J];公路;2005年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘德馨;滑动摩擦和弹塑性阻尼器相结合的基础隔震体系[J];四川建筑科学研究;1992年02期
2 赵雷;结构稳定分析方法的研究[J];四川建筑科学研究;1997年03期
3 杨兴旺,赵雷,李乔;提篮式系杆拱桥施工全过程承载力分析[J];四川建筑科学研究;2004年03期
4 周利剑,孙建刚,张云峰;立式储罐抗震设计新方法[J];四川建筑科学研究;2005年03期
5 梁会东;赵人达;;钢—混凝土组合桥面板挠度试验分析[J];四川建筑科学研究;2006年01期
6 宋天齐;;惯性力考[J];四川建筑科学研究;2006年03期
7 张育智;李乔;唐亮;罗刚林;;双索面斜拉桥主梁剪力滞效应研究[J];四川建筑科学研究;2006年04期
8 葛楠;周锡元;侯爱波;;利用人工模拟脉动风压计算高层建筑横风向风振动力反应时程[J];四川建筑科学研究;2006年04期
9 任剑;赵人达;毛学明;;公路桥梁疲劳荷载谱初探[J];四川建筑科学研究;2007年01期
10 王佳妮;李章政;;关于PKPM筏板基础内力计算的分析与修正[J];四川建筑科学研究;2007年03期
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1 周林云;万水;;GFRP桥面板截面设计与结构分析[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年
2 游日;胡少伟;;超大拱式变截面渡槽收缩徐变影响研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
3 邹晓红;王银邦;冯义然;;浅海重力式平台在三维地震作用下的动力分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 李喆;孙丽;;埋地管道在地震反应谱作用下的动力响应分析[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
5 连海宁;林卫勇;胡进军;;Ⅰ_1建筑场地反应谱参数取值探讨[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
6 张学富;赖远明;喻文兵;张淑娟;;复合材料薄壁箱型梁剪力滞效应有限元分析[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
7 陈翔;石远松;孟茁超;蔡松柏;程翔云;;关于膜结构中的正应力分布与剪力滞后的一个新概念[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
8 侯管仲;肖勇;;金属网反射器索网预应力对模态的影响[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
9 蒋岩;毛灵涛;曹晓丽;;古建筑檐椽合理出挑尺寸的结构力学分析[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
10 王洪涛;陈彦江;闫维明;李勇;程建旗;黄飞鸿;;复合式金属型阻尼器在高架桥减震控制中的应用研究[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)[C];2010年
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1 折勇;直角域中圆形夹杂与裂纹反平面动力的相互作用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王德才;基于能量分析的地震动输入选择及能量谱研究[D];合肥工业大学;2010年
3 江德增;斜塔斜拉桥施工与运营过程中的力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
4 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
5 马立峰;动荷载条件下多年冻土区斜坡路基稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
6 孙向东;四塔单索面宽幅脊梁矮塔斜拉桥设计关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
7 孙潮;钢管混凝土格构柱与桁拱轴力弯矩相关曲线研究[D];福州大学;2009年
8 任红伟;波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁设计理论与试验研究[D];北京交通大学;2011年
9 张明亮;基于贝叶斯理论的材料非线性桥梁结构模型修正与损伤识别[D];吉林大学;2011年
10 关宏波;GFRP套管钢筋混凝土组合结构的研究[D];大连理工大学;2011年
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1 张伟杰;高层建筑和高耸结构的简化动力分析[D];河南理工大学;2010年
2 李朝;箱形桥梁结构的半解析分析[D];河南理工大学;2010年
3 李冲;钢筋混凝土刚架拱桥受力机理与节点加强技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 王春磊;输送石灰石悬索桥钢索塔抗风性能研究[D];山东科技大学;2010年
5 章长玖;公路桥梁车桥耦合振动分析[D];郑州大学;2010年
6 范国玺;钢桁架—混凝土组合梁有效宽度的研究[D];郑州大学;2010年
7 鲁博文;预应力混凝土箱梁非线性有限元分析[D];郑州大学;2010年
8 宋洪喜;郑州黄河公铁两用桥主桥施工方案研究[D];郑州大学;2010年
9 孙大博;大跨径波形钢腹板桥屈曲分析及设计研究[D];郑州大学;2010年
10 房庆华;压电式六维大力值测力仪关键技术的研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 吴晓;杨立军;郑长成;;轴向压力和均布载荷作用下压杆的屈曲研究[J];四川建筑科学研究;2008年05期
2 胡启平;董宝锋;吕铭;;基于哈密顿理论的薄壁杆件稳定性分析[J];四川建筑科学研究;2011年04期
3 张士铎 ,丁芸;变截面悬臂箱梁负剪力滞差分解[J];重庆交通学院学报;1984年04期
4 罗旗帜,俞建立;变截面箱梁的负剪力滞[J];重庆交通学院学报;1997年03期
5 王慧东;强士中;;压弯荷载下悬臂箱梁剪滞效应的三杆比拟法[J];河北农业大学学报;2006年06期
6 谢海燕,曹勇,陈青;箱梁设计中对剪力滞的考虑[J];湖南交通科技;2000年02期
7 吴秀水,辛克贵,姜美兰;横向荷载作用下薄壁杆件稳定分析的有限杆元法[J];工程力学;2001年01期
8 孙广华;德国关于桥梁翼板计算宽度的规定[J];公路;1997年03期
9 王银辉,吴剑敏,刘东;变截面空心薄壁墩的稳定计算[J];公路;2004年01期
10 项贻强,丰硕,汪劲丰,王林;大跨径单室预应力连续刚构箱梁桥的静力特性空间分析[J];公路交通科技;2005年03期
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1 罗旗帜;基于能量原理的薄壁箱梁剪力滞理论与试验研究[D];湖南大学;2005年
【二级参考文献】
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1 程翔云 ,汤康恩;形梁翼缘的剪力滞及其有效宽度[J];重庆交通学院学报;1984年04期
2 张士铎 ,丁芸;变截面悬臂箱梁负剪力滞差分解[J];重庆交通学院学报;1984年04期
3 罗旗帜,俞建立;变截面箱梁的负剪力滞[J];重庆交通学院学报;1997年03期
4 田仲初,颜东煌;轴向力偏心距对∩形宽翼梁剪滞效应的影响[J];长沙交通学院学报;1998年01期
5 宋建永,王彤,张树仁;波纹钢腹板体外预应力混凝土组合梁桥[J];东北公路;2002年01期
6 杨允表,宋启根;曲线箱梁剪滞效应及有效宽度的理论分析[J];东南大学学报;1994年03期
7 黄卿维,陈宝春;日本前谷桥的设计与施工[J];福建建筑;2005年01期
8 罗旗帜;曲线箱梁有限条法计算程序[J];佛山大学学报;1993年04期
9 梁启智;谭争争;;高层建筑双肢剪力墙的二阶分析[J];工程力学;1986年03期
10 刘世忠,吴亚平,夏旻,朱元林;薄壁箱梁剪力滞剪切变形双重效应分析的矩阵方法[J];工程力学;2001年04期
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1 韩振峰;正交异性钢桥面板的结构分析及程序[D];合肥工业大学;2003年
2 朱万勇;波形钢腹板PC组合箱梁桥设计理论与方法研究[D];长安大学;2004年
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4 陈月林,姚征,郭齐胜;任意旋成面叶栅B类气动杂交命题周角函数型变分有限元解[J];上海理工大学学报;1989年02期
5 姚艳华;彭刚;陈灯红;;不同地基弹模对重力坝动力特性的影响研究[J];中国农村水利水电;2008年06期
6 许春永;;大跨斜拉桥地震反应计算分析[J];科技致富向导;2009年08期
7 M.IKEGAWA;K.WASHZU;刘曼聆;丁道扬;;应用有限单元法分析过溢流坝顶的水流[J];水利水运科技情报;1978年04期
8 张永健;黄平明;狄谨;周绪红;;波形钢腹板组合箱梁自振特性与试验研究[J];交通运输工程学报;2008年05期
9 柴田彻;佐藤忠信;辰已安良;冯伯林;;挡土墙的有限单元法动力分析[J];水利水电科技进展;1981年02期
10 张国瑞,张荣康;有限单元法概述(第一讲)[J];起重运输机械;1981年01期
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1 何广乾;林春哲;张凯;;分析页高斯曲率壳体的一种新方法[A];第二届空间结构学术交流会论文集(第一卷)[C];1984年
2 李尧臣;;金属板材冲压成型过程中的接触和摩擦[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1994年
3 周岱;董石麟;邓华;;斜拉网壳结构的动力特性和非线性地震响应分析[A];第八届空间结构学术会议论文集[C];1997年
4 何吉欢;;二维非定常空气动力学反命题的变分原理[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
5 吴可;;离散变分原理和保结构算法[A];Structure-preserving Algorithms 2003--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2003年
6 张能辉;王明禄;;热黏弹性功能梯度材料薄板准静态问题的变分原理及应用[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
7 杨庆生;;先进材料的物理化学耦合效应与多场计算[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
8 刘高联;;建立变分原理的待定积分因子系统反推法[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
9 杨绿峰;赵艳林;李桂青;;闭口薄壁杆件约束扭转计算的样条里兹法[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1999年
10 孙秀珍;陈兆阅;刘迎曦;王莹;;数值模拟下鼻甲骨折外移术的可行性研究[A];2008年全国生物流变学与生物力学学术会议论文摘要集[C];2008年
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1 安世亚太 孟志华;ANSYS在航空薄壁构件结构设计的应用[N];中国航空报;2005年
2 左庆玲;解决环境微振 切中当前急需[N];科技日报;2003年
3 记者王政;一汽——大众再推宝来1.6L[N];人民日报;2002年
4 剑伦;拿下三只“拦路虎”[N];中国航天报;2008年
5 刘全昌;沈鼓氨压缩机组通过鉴定[N];中国化工报;2006年
6 舒智明 赵俊凯;科技创新引领“四项世界第一”[N];人民铁道;2009年
7 本报记者 刘碧玛 本报记者 江东洲;情系奥运蓝天[N];科技日报;2007年
8 黎时明 刘国庆 李成宽;抓机遇求发展 靠信誉拓市场[N];中国建设报;2009年
9 刘婷;维系首飞安危的试验[N];中国航空报;2003年
10 谭学余;“散体动力学”的奠基之作[N];中国矿业报;2003年
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1 张永健;考虑剪力滞效应的薄壁结构特性分析[D];长安大学;2007年
2 乔朋;斜拉桥扁平钢箱主梁剪力滞效应研究[D];长安大学;2009年
3 张继锋;基于电场双旋度方程的三维可控源电磁法有限单元法数值模拟[D];中南大学;2008年
4 王烨;基于矢量有限元的高频大地电磁法三维数值模拟[D];中南大学;2008年
5 杨有贞;基于哈密顿辛对偶体系的若干梁/板结构问题研究[D];上海交通大学;2010年
6 刘建涛;薄壁结构响应特性有限元数值模拟和疲劳寿命预测方法研究[D];电子科技大学;2012年
7 苏超;基于有限单元法的高拱坝优化设计方法体系的研究与应用[D];河海大学;2005年
8 刘艳红;三类热弹性体的广义H-R变分原理和齐次向量方程[D];天津大学;2009年
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1 信伟平;风力机旋转叶片动力特性及响应分析[D];汕头大学;2005年
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5 李纯刚;机构奇异位形特性及应用研究[D];东华大学;2010年
6 张显;四辊板带轧机主传动系统的承载能力研究|[D];武汉科技大学;2005年
7 徐广辉;纵流壳程换热器H型结构CAE分析及其二次开发[D];郑州大学;2005年
8 熊立奇;杨木——秸杆复合结构材料力学性能研究和设计[D];南京林业大学;2005年
9 李兵;轮毂模具的应力分析[D];吉林大学;2005年
10 郭玮;土钉支护结构的工作原理和工程应用研究[D];浙江大学;2006年
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