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考虑剪切变形影响的连续曲线梁受力性能分析

谭威  
【摘要】:立体化的城市交通体系是一个地区交通发达水平的重要象征,曲线梁桥因其超强的适应能力被人们广泛应用于立体化的交通体系中。相比于直线梁桥,曲线梁桥力学性质、构造、荷载、施工等方面都更为复杂,其中最为关键的是其结构受力,不仅承受弯矩和剪力,还有较大的翘曲和扭转作用,弯扭耦合的影响也较大。近年来,国内外学者对曲线梁桥已经进了大量系统性的研究,但大多数研究都是基于初等梁理论,忽略了剪切效应对曲线梁结构内力和变形的影响。目前剪切效应对曲线梁结构的受力有何种影响规律,对其探讨还不够深入,有待进一步研究。故本文基于Timoshenko深梁理论,采用结构力学原理和能量原理的混合分析方法,作了如下研究:(1)导出了考虑剪切变形影响的单跨超静定曲线梁在5种典型荷载作用下的变形计算公式,分析了圆心角、曲率半径以及截面尺寸变化对单跨超静定曲线梁变形的影响规律。并提出,在对中、小跨径的曲线梁桥进行受力分析时,应采用深梁理论,否则会低估变形计算结果。(2)建立了考虑剪切变形影响的两跨超静定曲线梁在4种常见荷载作用下的内力和变形计算公式,通过变换跨径和曲率半径等参数,分析剪切效应对两跨连续梁结构变形的影响。研究表明:曲率半径一定,圆心角越大,剪切效应对曲线梁变形的影响越不显著;跨径一定时,曲率半径越大,剪切效应对两跨曲线梁挠度、转角的影响越小,但对扭角的影响越显著,其相对误差率变化较小。(3)建立了考虑剪切变形影响的三跨超静定曲线梁在4种常见荷载作用下的内力和变形计算公式,通过变换边主跨比,分析剪切效应对三跨连续曲线梁结构变形的影响。研究表明:跨径一定时,三跨连续梁的边主跨比越大,剪切效应对三跨连续曲线梁的挠度影响越弱,但对转角和扭角的影响增强。


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