一种变截面箱梁剪力滞效应的分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109252441A(43)申请公布日2019.01.22(21)申请号201811096068.9(22)申请日2018.09.19(71)申请人重庆交通大学地址400074重庆市南岸区学府大道66号(72)发明人郭增伟李龙景张俊波王旭(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人赵荣之(51)Int.Cl.E01D2/04(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图6页(54)发明名称一种变截面箱梁剪力滞效应的分析方法(57)摘要本发明涉及一种变截面箱梁剪力滞效应的分析方法，属于桥梁建设技术领域。该方法包括以下步骤：S1：利用比拟杆等效模型将变截面箱梁模型等效为仅承受轴力的理想加劲杆和其间仅传递面内剪力的薄板组成的结构体系，计算理想加劲杆的等效截面积和薄板的等效厚度；S2：根据理想加劲杆与翼板之间的平衡条件和变形协调条件建立剪力滞效应控制方程组；S3：计算变截面梁腹板与顶板交界处的水平剪力流，求解剪力滞效应控制方程组，获取代表翼板中的弯曲正应力的加劲杆轴力；S4：利用加劲杆轴力计算箱梁剪力滞系数。本发明通过分析变截面箱梁顶板和腹板内剪力流沿跨长的分布规律，为主梁进行配筋设计和验算提供依据。CN109252441ACN109252441A权利要求书1/4页1.一种变截面箱梁剪力滞效应的分析方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：利用比拟杆等效模型将变截面箱梁模型等效为仅承受轴力的理想加劲杆和其间仅传递面内剪力的薄板组成的结构体系，以箱梁顶、底板弯曲应力相等为原则计算理想加劲杆的等效截面积和薄板的等效厚度；S2：根据理想加劲杆与翼板之间的平衡条件和变形协调条件建立剪力滞效应控制方程组；S3：计算变截面梁腹板与顶板交界处的水平剪力流，求解剪力滞效应控制方程组，获取代表翼板中的弯曲正应力的加劲杆的轴力；S4：利用加劲杆轴力计算箱梁剪力滞系数。2.根据权利要求1所述的一种变截面箱梁剪力滞效应的分析方法，其特征在于，所述步骤S1中，当箱梁截面沿桥梁展向发生变化时，加劲薄板等效厚度将沿桥梁展向发生变化，所述加劲薄板的等效厚度表示为：式中，x表示箱梁截面的沿跨径方向的位置，t1(x)表示箱梁顶板厚度，t2(x)表示箱梁底板厚度，h1(x)、h2(x)分别表示箱梁顶板顶缘、底板底缘距离截面形心的竖向距离，t1e(x)表示箱梁顶板的等效厚度，t2e(x)表示箱梁底板等效厚度。3.根据权利要求2所述的一种变截面箱梁剪力滞效应的分析方法，其特征在于，所述步骤S1中，对于不与腹板相交的加劲杆i，使用式(3)、(4)分别计算箱梁顶板和底板中第i根加劲杆的等效截面积A1ei(x)和A2ei(x)：A1ei(x)＝t1e(x)(yi+1-yi-1)/2(3)A2ei(x)＝t2e(x)(yi+1-yi-1)/2(4)式中，yi表示第i根加劲杆距离截面形心的水平距离。4.根据权利要求3所述的一种变截面箱梁剪力滞效应的分析方法，其特征在于，所述步骤S1中，对于与腹板相交的加劲杆j，使用式(5)、(6)分别计算箱梁顶板和底板中第j根加劲杆的等效面积A1ej(x)和A2ej(x)：A1ej(x)＝2α1(x)H(x)tw(x)+t1e(x)(yi+1-yi-1)/2(5)A2ej(x)＝2α2(x)H(x)tw(x)+t2e(x)(yi+1-yi-1)/2(6)2CN109252441A权利要求书2/4页式中，H(x)为梁高，tw(x)为腹板厚度，α1(x)为腹板的上翼板面积等效系数，α2(x)为腹板的下翼板面积等效系数，I(x)为箱梁主惯性矩，a1箱梁顶板悬臂自由端至腹板中心的水平距离，a2为两腹板间的水平距离与一块腹板厚度之和。5.根据权利要求4所述的一种变截面箱梁剪力滞效应的分析方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据每根加劲杆上轴力与两侧薄板内剪力的平衡关系建立如式(9)的平衡方程，并根据加劲杆轴向变形和两侧薄板剪切变形的协调条件建立如式(10)所示的协调方程；式中，下标i表示顶板中第i根加劲杆，当i-1＝0时，表示i-1号杆件不存在，与之相关的变量即为0；E表示弹性模量，Ni(x)表示顶板第i根加劲杆的轴力，A1ei(x)表示顶板中第i根加劲杆的等效截面积，di,i-1表示顶板中第i根和第i-1根加劲杆之间水平距离，截面腹板处相邻加劲杆的距离应减去腹板一半的宽度作为最终的加劲杆杆间间距；qi,i-1(x)和γi,i-1(x)分别表示顶板中第i根和第i-1根加劲杆之间薄板的面内剪力流函数和剪应变函数，qEi(x)表示箱梁腹板内剪力流函数，当加劲杆与腹板不相交时qEi(x)＝0。6.根据权利要求5所述的一种变截面箱梁剪力滞效应的分析方法，其特征在于，