箱形梁剪力滞.ppt

第三章薄壁箱梁剪力滞效应为了解释剪力滞的基本概念，首先考虑一个悬臂箱形梁在自由端的梁肋处作用两个集中力P，如图所示，在平行AD的截面上（既顶板），可得到均匀分布的弯曲拉应力，而实际上，腹板传递的剪力在边缘上的拉应力大，而向板内传递时，由于存在剪切变形，故拉应力逐渐减少，因此实际上拉应力沿顶板的宽度范围内的分布是不均匀的，一般来讲，所产生弯曲应力都是中间小、两边大的状态。随着沿腹板离开翼缘板的距离增长，其间存在着传力的滞后现象，它与初等梁理论所表示的应力之间的差异，称为“剪力滞”效应。肋板相距越宽，“剪力滞”现象越显著，既在城市预应力混凝土的宽箱梁桥的设计中应注意到在箱梁中的“剪力滞”效应。二、剪力滞的计算（2）弹性理论解法（３）比拟杆法（４）数值分析法（５）能量变分法变分法不仅能推导出所需求解的微分方程，同时也能得到满足的边界条件，不使用计算机就能得到满意的答案，适用于各种支承条件下箱形薄壁梁，通过迭加法，还可简捷的计算超静定箱形梁。——为另一个广义位移函数为纵向位移；根据最小势能原理，在外力作用下，结构处于平衡状态，当有任何虚位移时，体系总位能的变分为零，既：变形能本身是弹性体各点的函数,U这样的积分依赖于这些函数取得不同的数值,这样的积分通常称为泛函.一般的函数只依赖于自变量的值.最小势能原理的意义:变分法为数值计算提供了理论基础。其中最小势能原理指出：在无穷多组的容许位移中，使弹性体总势能为最小的一组位移，就是我们要找的位移，根据它们求得的应力还满足应力边界条件和平衡微分方程。例如在两端固定的柔索，可以有各种形状，但只有一种是真实的，这一种使得柔索的总势能为最小。外力势能随位移成直线下降，弹性体势能成抛物线上升，总势能为函数的变分函数的变分泛函及其变分计算泛函及其变分计算泛函及其变分计算泛函及其变分计算泛函及其变分计算1）翼板中的应力和剪力滞系数2）简支箱梁、悬臂箱梁的剪力滞效应算例翼板与肋板交界处：不同参数对剪力滞系数的影响1.剪力滞效应沿跨度方向分布的情况1）简支梁承受集中荷载时，集中力愈接近支点，愈大。另外，在集中力作用下，剪力滞的影响区域比较窄。详见图4-8。2）简支梁承受均布荷载时，剪力滞的影响在靠近支座处最大，跨中截面受剪力滞的影响较小；详见图4-9。3）连续梁承受均布荷载时，在正弯矩区的剪力滞效应与简支梁类似；在负弯矩区，支座附近截面受剪力滞的影响较大，但在靠近弯矩零点区域则出现负剪力滞效应的现象。详见图4-10。三、负剪力滞固定端一定距离后（约Ｌ／4）则会出现负剪力滞效应，既近肋板的翼板之纵向位移滞后于远离肋板的翼板之纵向位移，且翼板中心的应力反而要大于翼板与肋板交界处的应力，这种与剪力滞相反的效应称为负剪力滞。肋距较宽的箱梁受弯时发生负剪力滞效应是由于同一截面上各点的剪切变形不一致而产生的。是否会出现负剪力滞现象主要取决于位移边界条件与外力边界条件，其解法类似于正剪力滞效应。在均布荷载作用下的悬臂梁：附加挠曲力矩为在集中荷载作用下的悬臂梁：在自由端作用一个集中荷载，其附加挠曲力矩为四、连续箱梁剪力滞效应叠加法求解（2）解肢法对于恒载作用下超静定结构某处的剪力滞效应，观察沿跨径方向的弯矩图中的一系列反弯点，在反弯点处因为弯矩为零而剪力不为零，有效分布宽度不需要考虑。这样就把超静定箱梁解肢成许多变高度的简支梁，如此分解有利于求解变高度箱梁的剪力滞效应，如图所示对于右图所示的两等跨连续梁承受均布荷载，现用解肢法求内支点B顶板剪力滞系数。根据简支梁承受均布荷载的进一步推导得到，当时（在肋处），跨间任意距离边支点z处的挠曲应力。顶板肋处：剪力滞的分析与讨论横向效应：连续梁受集中荷载或均布荷载时的剪滞系数λ沿箱梁截面上、下翼板上的分布情况，它显示出剪力滞的影响。纵向效应：连续梁受均布荷载，在纵向正弯矩区里的变化，其值要比相应同跨径的简支梁大；在负弯矩区则变化剧烈，并出现负剪力滞效应的现象。参数影响：结构约束条件与荷载型式确定后，剪力滞效应随、变化；箱梁跨宽比越小或比值越大，剪力滞影响越严重。横向效应连续梁受均布荷载时的剪滞系数λ沿箱梁截面上、下翼板上的分布情况（跨中截面：下页左图所示；内支点载面：下页右图所示），显示出剪力滞的影响。工程设计者从这一现象中可对箱型梁的弯曲应力分布有一个较清楚的认识，以便在设计中考虑这一因素，使预应力钢筋布置得更合理。纵向效应下图所示是连续梁受均布荷载的情形，在纵向正弯矩区里的变化，如同简支梁的情况，但其值要比相应同跨径的简支梁大；在负弯矩区则变化剧烈，并出现负剪力滞效应的现象，这与悬臂梁情况相似。参数影响当结构约束条件与荷载型式确定后，剪力滞效应随、变化。而参数是箱翼板总惯矩与梁总惯矩的比值（），参数是箱的跨宽比（L/2b）的函数（当为一定值时）。由连续梁在均布荷载的作用下，与L/2