薄壁箱梁畸变效应分析
薄壁箱梁的剪力滞效应浅析
薄壁箱梁的剪力滞效应浅析薄壁箱梁由于具有良好的结构性能，与肋板式截面相比，箱形截面具有抗扭刚度大，能有效抵抗正负弯矩等优点，因而在现代各种桥梁中得到广泛应用，尤其是各种结构形式的预应力混凝土桥梁，采用箱形截面更能适应构造和现代化施工要求。
近几年来，薄壁箱梁在我国大跨径桥梁、城市立交桥中得到了广泛应用，箱梁剪力滞效应也越来越引起重视。
一、剪力滞效应基本概念及产生机理剪力滞效应最早是在T梁探讨翼缘有效分布宽度问题时提出的。
T梁受弯时，翼缘在横向力与偏心的边缘剪力流作用下，将产生剪切扭转变形，则已不服从平截面理论的假定。
剪切扭转变形随翼缘在水平面内的形状与纵向边缘剪力流的分布有关。
狭窄翼缘的剪切扭转变形不大，其受力性能接近于简单梁理论的假定，而宽翼缘因这部分变形的存在，而使远离梁肋的翼缘不参与承弯工作，也即受压翼缘上的压应力随着离肋的距离增加而减小。
在薄壁箱梁中，产生弯曲的横向力通过肋板传递给翼板，而剪应力在翼板上的分布是不均匀的，在肋板与翼板的交接处最大，随着离开肋板而逐渐减小，因此，剪切变形沿翼板的分布是不均匀的。
由于翼板剪切变形的不均匀性，引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于近肋板的翼板的纵向位移，所以其弯曲正应力的横向分布呈曲线形状，这个现象就称为“剪力滞后”，也称为“剪力滞效应” [1]。
为了更好的解释剪力滞效应，取固端悬臂箱梁在自由端的梁肋处作用一对集中力P如上图所示。
理论上，应用初等梁弯曲理论，在悬臂上板得到均匀分布的弯曲拉应力，但实际并非如此。
由于腹板传递的剪力流在边缘上受拉要大一些，而向板内传递的过程，由于上下板均会发生剪切变形，故实际上上板的拉应力在横截面分布式不均匀的，呈现板的中间小而两边大的应力状态。
剪力流在横向传递过程有滞后现象，故称之谓“剪力滞后现象”或称“剪力滞效应”。
如果初等梁理论算出的应力为，而实际截面上发生的应力为σ，那么式中：λ---剪力滞系数。
如果翼缘与腹板交界处的正应力大于初等梁理论计算的理论值，称之为“正剪力滞”；如果翼缘与腹板处交界的正应力小于初等梁理论计算的理论值，称之为“负剪力滞”。
横隔板及几何特征对钢箱梁畸变效应的影响
研究结论 ： （ １ ） 当箱梁为窄箱梁 ， 即宽 高比约等于 １ ． ５时 ， 箱梁跨中畸变翘 曲最大正应力 随横 隔板数量增 多而增大 ， 此 时跨 内横 隔板设 ３～ ５道为宜 ； （ ２ ） 当箱梁为宽箱梁 ， 即宽高 比约等 于 ４ ． ５时 ， 箱梁跨 中畸变翘 曲
最大正应力随横隔板数量增多而减小 ， 此时跨 内横 隔板 的设 置 ９道 为宜 ； （ ３ ） 计算 结果对 同类 桥梁 的设 计具 有参考价值 。
Ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｂｏ ｘ Ｇｉ ｒ ｄ ｅ ｒ
Ｚ ＨＡＮＧ Ｌ ｉ
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ Ｓ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ａ ｎ ｄ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ．Ｌ ｔ ｄ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ， Ｈ ｕ ｂ ｅ ｉ ４ ３ ０ ０ ６ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
２ ０ １ ３年 ８月 第 ８期 （ 总１ ７ ９ ）
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Ａｕ ｇ ２ ０１ ３
Ｊ ＯＵＲＮ ＡＬ ＯＦ ＲＡＩ Ｌ Ｗ ＡＹ Ｅ ＮＧ Ｉ Ｎ ＥＥ ＲＩ ＮＧ Ｓ Ｏ ＣＩ ＥＴ Ｙ
Ｎ Ｏ ． ８ （ Ｓ ｅ ｒ ． １ ７ ９ ）
文 章编 号 ： １ ０ ０ ６— ２ １ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８— ０ ０ ６ ８— ０ ６
关键词 ：薄壁钢箱梁 ； 横隔板 ； 几何特征参数 ； 荷载分解
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ４ ８ ． ２ １ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｉ ｎ ｌ ｆ ｕｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｄｉ ａ ｐ ｈ ｒ ａ ｇ ｍ Ｐｌ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ Ｇｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｎ Ｄｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ
几何特性对薄壁箱梁畸变效应的影响
ｔｉｏｎ ｂｉｍｏｍｅｎｔ ｓｈｏｗｓ ａ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ａｔ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ. Ｗｈｅｎ λ ｉｓ ｓｍａｌｌꎬ ｔｈｅ ｄｉｓｔｏｒ￣
关键词: 箱形梁ꎻ畸变效应ꎻ能量变分法ꎻ几何特性
中图分类号: Ｕ４４８. ２１３ 文献标志码: Ａ 文章编号: １００１ － ０５０５(２０２０)０１￣００８９￣０７
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｏｎ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｉｎ￣ｗａｌｌｅｄ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒｓ
应力与有限元法计算所得结果相近. 随着跨高比的增加ꎬ箱形梁跨中横截面上的畸变矩保持不
变ꎬ而畸变双力矩呈现出先减小后增大的趋势. 当 λ 较小时ꎬ畸变内力降低幅度较大ꎻλ 逐渐增大
时ꎬ畸变内力的降低幅度减小ꎬ且在远离荷载作用处以较快的速度衰减. 几何特性 λ 随着梁高的
增大而逐渐减小ꎬ随着箱壁厚度的增大基本呈线性增大.
ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｉｒｄｅｒ’ ｓ ｈｅｉｇｈｔꎬ ａｎｄ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｌｉｎｅａｒｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ
ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｘ ｗａｌｌ’ ｓ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒꎻ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔꎻ ｅｎｅｒｇｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄꎻ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
薄壁箱梁的扭转和畸变理论
薄壁箱梁的设计原则和流程
总结词
薄壁箱梁的设计应遵循结构安全、经济合理、施工方 便等原则，设计流程包括初步设计、详细设计和施工 图设计等阶段。
详细描述
在薄壁箱梁的设计过程中，应充分考虑结构的安全性、 稳定性和耐久性，确保结构在承受各种载荷和气候条件 下的性能表现。同时，设计时应注重经济合理性，优化 材料用量和结构尺寸，降低制造成本。此外，设计时应 考虑施工的方便性，合理安排施工顺序和工艺方法，提 高施工效率。设计流程一般包括初步设计、详细设计和 施工图设计等阶段，每个阶段都有相应的设计内容和要 求。
通过建立有限元模型，模拟薄壁箱梁的畸 变行为，考虑了材料的弹塑性和几何非线 性等因素。
能量平衡法
几何非线性理论
基于能量守恒原理，通过分析薄壁箱梁在 不同外力作用下的能量变化，推导出畸变 的计算公式。
采用大变形理论，考虑了薄壁箱梁在受力 过程中的大位移和转动，适用于分析复杂 受力状态下的畸变问题。
05 薄壁箱梁的扭转和畸变控 制
计算结果分析
根据计算结果，可以对薄壁箱梁的扭转效应进行分析和评估。如果发现存在较大的扭转响 应，应采取相应的措施进行优化和加固，以提高桥梁的安全性和稳定性。
Hale Waihona Puke 04 薄壁箱梁的畸变理论畸变的定义和特性
畸变定义
畸变是指薄壁箱梁在受到外力作用后，其截 面形状和尺寸发生改变的现象。
畸变特性
畸变具有非线性、时变性和空间性等特点， 与箱梁的几何形状、材料属性、外力大小和 作用方式等因素密切相关。
薄壁箱梁的扭转计算方法
计算方法
薄壁箱梁的扭转计算方法主要包括有限元法和解析法。有限元法是通过将梁体离散化为有 限个单元，然后对每个单元进行受力分析，最后汇总得到整体的受力情况。解析法则是通 过数学公式推导，直接求解出梁体的扭转响应。
薄壁型钢畸变屈曲简报2
杆件的整体稳定分析方法
杆件拉压、弯曲和扭转等三种基本平衡状态的理 论, 即梁理论 在薄壁杆件的稳定分析中, 新的平衡状态即杆件的 弯曲或( 和) 扭转由符拉索夫薄壁杆件理论描述. 由于该理论假定杆件变形时横截面轮廓保持不变, 薄壁杆件的整体稳定问题就被定义为: 杆件屈曲时,杆件变形而其截面形状保持不变.
杆件的局部稳定分析方法
平面应力问题的理论和薄板弯曲理论. 板件进行平衡分岔稳定分析. 板的屈曲方程描述了, 在特定的面内荷载和 边界条件下, 处于平面应力状态的板件发生 微弯曲时, 仍可以维持平衡的状态. 新的平衡 状态由薄板的小挠度弯曲理论描述.
在薄板的弯曲理论中几乎没有提供多少有 关支座出平面位移的解答. 反映在薄壁梁的局部稳定理论中: 杆件屈曲 时, 仅有板件弯曲, 相临板件的交线( 棱线) 不发生位移, 即不考虑板件支座的出平面位 移.
局部曲屈就是考虑薄壁梁的横截面在这样 的条件下所发生的变形.
要研究薄壁杆件的局部稳定, 就必须考虑板 组的相关稳定问题, 它体现了组成杆件的板 件在屈曲时的相互影响. 在薄壁杆件的局部稳定问题中考虑板件的 相互影响, 粗糙的方法是将与其他板相临边 的支座条件设定为简支边或夹支边; 较合理 的做法是在相临板件的交线不发生位移的 条件下, 建立屈曲方程时考虑交线处板件的 转角连续和弯矩平衡.
薄壁梁稳定研究的前提
欧拉柱 初始平衡状态是简单轴心压杆的静力平衡, 失稳时的中性平衡状态是简单梁在弯曲时的静力 平衡; 薄板 初始平衡状态是平面应力状态, 失稳时的中性平衡状态是薄板在弯曲时的静力平 衡. 对平衡分岔稳定问题的研究必须建立在对结构的 不同平衡状态的线性小变形理论的基础之上.
箱梁的畸变分析
高等桥梁结构理论
误差还是比较大。 畸变是在闭口薄壁杆件受到偏心荷载的时候产生的，薄壁杆件在偏心荷载作
用的时候，受力特性比较复杂，会产生纵向弯曲（图 1-a），扭转（图 1-b），畸 变（图 1-c）以及横向挠曲（图 1-d）四种基本变形。（如图 1 所示）
图1 另外能引起畸变的荷载主要有一下几种，竖直偏心荷载（图 2-a）、水平偏心 荷载（图 2-b）和在自重作用下由于支点倾侧（所谓三条腿）（图 2-c）产生的扭 矩等荷载。
的曲线，所以此处一阶导数为 0） Q = − （由于此处研究的是a1sinθP4 = 1的
8
高等桥梁结构理论
情况，所以跨中处的剪力为− ）,M =
。将初参数和 x=0 代入（3-11）和（3-12）
以及转角和剪力表达式，列出一个以 Bi 为未知数的方程组。 解得：源自1 =2 == 1
− 4 +
（3-13）
3.1 两种物理模型之间的比拟关系
弹性地基梁
常截面畸变
A．控制微分方程 EIby，，，，+Ky=q B．相似物理量
EJAγ2，，，，+ EJBγ2=a1sinθP4
Ib—弹性地基梁惯矩（m4）
JA—箱梁畸变翘曲惯矩（m6）
EIb—弹性地基梁抗弯刚度（kn·m2） EJA—箱梁畸变翘曲刚度（kn·m4）
53.72 × ( × 10 ) + 17.717 × 17.717 × ( × 10 ) − 3.605
解得：
+ 166.121 = 0 + 5.131 = 0
= 0.68 × 10
= 2.628 N ∙ m
代回式（3-14）和（3-15）
y( ) = 0.68 × 10 ∙ [
薄壁箱梁的约束扭转和畸变效应分析
薄壁箱梁的约束扭转和畸变效应分析薄壁箱梁的约束扭转和畸变效应分析摘要：薄壁箱梁是一种常见的结构元件，其具有优良的抗弯强度和刚度，在工程应用中得到了广泛的应用。
本文通过对薄壁箱梁的约束扭转和畸变效应进行分析，探讨了约束对薄壁箱梁扭转和畸变能力的影响，为工程设计提供了理论依据。
1. 引言薄壁箱梁是指高度相对于底板长度较小的箱形梁。
由于其结构特点和材料优势，薄壁箱梁在工程中广泛应用于各种载荷条件下的结构设计。
其中，薄壁箱梁具有较好的抗弯强度和刚度，在工程领域中扮演着重要的角色。
2. 约束扭转效应分析约束扭转是指薄壁箱梁在扭转载荷作用下，由于边缘的约束而产生的弯曲和畸变效应。
约束扭转效应是薄壁箱梁独特的特性之一，也是其承受扭转载荷时的关键性能指标。
约束扭转的主要原因是由于薄壁箱梁的边缘受到约束，无法自由地扭转。
在受到扭转力矩作用时，箱梁表面的长边会产生压缩应力，而短边则会产生拉伸应力。
这种应力分布会导致薄壁箱梁的畸变和弯曲现象。
面对这种约束扭转效应，工程设计中应充分考虑箱梁的约束条件。
通过对箱梁的加强措施，如在边缘设置增强剖面、加固刚度、改变截面形状等，可以提高薄壁箱梁的约束扭转能力。
3. 畸变效应分析畸变效应是指薄壁箱梁在受到加载时，由于材料内应力的分布不均匀而产生的形变现象。
畸变效应通常包括剪切变形、弯曲变形和扭转变形等。
薄壁箱梁的畸变效应主要受到截面形状、材料特性以及加载形式等因素的影响。
在加载时，薄壁箱梁的截面上不同点处的应力分布不同，会导致箱梁的不均匀畸变。
为了降低薄壁箱梁的畸变效应，可以采取一系列的设计措施。
如选择合适的截面形状、材料特性和加载方式等，以改善应力分布的均匀性。
此外，通过增加约束和提高刚度，也可以有效地减少薄壁箱梁的畸变形变。
4. 约束扭转和畸变效应的关系约束扭转和畸变效应是密切相关的。
在受到扭转载荷时，薄壁箱梁的约束条件会影响其承载能力和畸变形变。
首先，约束扭转会导致薄壁箱梁发生畸变现象。
等截面梯形箱梁畸变效应分析计算
等截面梯形箱梁畸变效应分析计算摘要:本文通过对箱梁畸变理论的学习，分析了畸变计算方法，提出了等截面梯形简支箱梁畸变效应的计算步骤，采用MATLAB实现了弹性地基梁比拟法的程序设计，并结合实例进行了计算。
关键词:箱梁畸变；MATLAB；荷载分解；1 引言随着城市现代化进一步加快，大量薄壁钢箱梁已经在城市立交以及轨道交通建设过程中被广泛采用，尤其在城市立交、跨线桥梁的建设过程中，考虑到桥梁下部道路通车需要以及桥墩布置合理性，此时抗弯刚度和抗扭刚度大，安装养护方便、轻巧美观的薄壁钢箱梁往往成为首选。
与混凝土箱梁结构类似，薄壁钢箱梁在竖向偏心荷载作用下，箱梁既产生弯曲又产生扭转，为了防止薄壁钢箱梁在偏心荷载作用下产生伴随刚性约束扭转的畸变现象，在设计过程中，往往是在薄壁钢箱梁内部设置若干道横隔板来减小箱梁的畸变效应。
2 分析计算理论根据箱梁的受力特点，当箱梁在偏心荷载作用下，将产生对称弯曲、刚性扭转、畸变、横向弯曲四种最常见的受力状态，对于每种不同的受力状态，钢箱梁将产生不同的正应力以及剪应力，尤其是当薄壁钢箱梁在偏心荷载作用下产生刚性扭转并伴随发生畸变效应时，由于箱梁矩形截面受扭变形，截面投影以无法保证为矩形截面，箱梁将产生畸变角γ、翘曲正应力σw 以及畸变剪应力τw。
由于薄壁钢箱梁在结构构件类型中属于薄壁杆件，通过大量设计研究以及工程实践，表明此类箱形薄壁杆件的畸变效应对箱梁的扭转变形的影响是无法忽略的，对于考虑畸变效应的薄壁钢梁，在对其进行分析时，目前常用的一种方法是荷载分解法，即将作用于箱梁顶面任意位置的竖向荷载分解为相对于箱梁中心线对称或者反对称的竖向荷载，如图所示。
其中畸变荷载为P1 、P2 、P3、P4。
在此基础上，做出以下几点假设条件：①忽略薄壁钢箱梁各板面的法向正应变；②忽略各板平面内的剪切应变；③板面内的翘曲正应变沿板的厚度方向分布为一常数值，并沿箱梁截面中线方向呈直线分布，由此根据最小势能原理建立畸变角γ(Z)畸变微分方程：EI11γ(2)+EIR= Vdb式中γ(Z) ——截面畸变角；EI11 ——箱梁抵畸变的翘曲刚度；EIR——箱梁抗畸变的框架刚度；Vd ——畸变荷载的垂直分量。
薄壁型钢畸变屈曲简报
整理课件
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分析手段
解析解
数值方法
对数值方法的过度依赖有可能迟缓理论的发展.
整理课件
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薄壁杆件稳定问题研究的前提条件是存在 自弹性理论简化而来的, 能合理描述失稳形 态的一阶理论.
这样的理论必须是借助而不是依赖数值方 法对失稳形态进行更加理性和完整的描述.
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理论研究和应用的现状
除了在约束扭转的分析中应用了扇性坐标这一曲 线坐标系统以及引用了薄板弯曲理论的假定, 所有 的分析都采用与实体杆件理论几乎相同的分析方 法.
薄壁杆件的宽厚比限制与其说是局部稳定的要求, 不如说是无法在梁理论中考虑薄壁梁截面的变形 这一传统薄壁杆件理论局限性的造成的必然结果.
经典薄壁梁理论的刚周边假定是假设截面仅发生 ( 分段) 线性的位移, 截面仅发生刚体位移, 理应属 于实体梁理论的范畴.
整理课件
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杆件的局部稳定分析方法
平面应力问题的理论和薄板弯曲理论. 板件进行平衡分岔稳定分析. 板的屈曲方程描述了, 在特定的面内荷载和
边界条件下, 处于平面应力状态的板件发生 微弯曲时, 仍可以维持平衡的状态. 新的平衡 状态由薄板的小挠度弯曲理论描述.
整理课件
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在薄板的弯曲理论中几乎没有提供多少有 关支座出平面位移的解答.
反映在薄壁梁的局部稳定理论中: 杆件屈曲 时, 仅有板件弯曲, 相临板件的交线( 棱线) 不发生位移, 即不考虑板件支座的出平面位 移.
局部曲屈就是考虑薄壁梁的横截面在这样 的条件下所发生的变形.
整理课件
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要研究薄壁杆件的局部稳定, 就必须考虑板 组的相关稳定问题, 它体现了组成杆件的板 件在屈曲时的相互影响.
箱形梁畸变理论
计算横向弯矩 m AD , mBC ，继而计算顶 板、底板和腹板的横向弯曲应力。 畸变翘曲剪应力 d 一般很小，可以 不计。
A
D
B
C
D
Dt
D
小结
本章介绍了 （1）偏心荷载作用下薄壁箱形梁的畸变计算理论， 分别用 （2）静力平衡法推导了单箱单室直腹板等截面箱形梁的 畸变微分方程，用 （3）能量变分原理推导了斜腹板箱形梁的畸变微分方程， 为求符号统一起见。所定义的畸变角 D虽不在同一角 上。但采用了同一符号。 由结果可见，无论直、斜腹板箱形梁，其畸变微分方 程具有相似的表达形式。对微分方程的求解，虽然都可采 用弹性地基梁比拟法，但此法求解变截面梁时全遇到计算 上的困难，建议采用加权残值法求解。 另外，分析变截面梁的畸变效应还可以采用等代梁法， 这方面内容可参考有关文献
箱形梁的畸变
前面假定箱梁在扭转时截面周边保持不变形，扭转就如刚体转 动，根据截面几何性质和边界条件又可分为自由扭转和约束扭转。 这在箱壁较厚或横隔板较密时，这个假设是接近实际情况，在设计 中就不必考虑扭转变形（既畸变）所引起的应力状态。但高强度混 凝土在桥跨结构中的应用以及预应力技术的普及与发展，使得薄壁 箱梁结构得到推广。由于设计和施工技术上的要求，希望在桥跨上 部箱梁间少设或不设横隔梁，因此，截面就不满足周边不变形的假 设，则在反对称荷载作用下，截面不但扭转而且要发生畸变，从而 产生畸变翘曲正应力 d 和剪应力 d ，箱壁上也将引起横向弯曲 正应力 dt 。
B
C
畸变产生的翘曲变形和约束扭转产生的翘曲变形是一样的，由此： 畸变产生的翘曲正应力，由约束扭转翘曲率求正应力公式（3-30） 类比得： ˆ B BD w d 、 ˆ I I
混凝土箱梁桥实用精细化分析方法
1 研究背景在实际工程中，混凝土结构由于受到荷载作用、温度变化、徐变收缩等因素影响，会使得结构中主拉应力超过混凝土极限拉应力，使得结构开裂。
其中荷载因素包括施工中的荷载和裂缝的成桥后的荷载，温度变化分为整体温度变化（年温差）和局部温差（日照）作用等。
由于这些作用的存在方式不同，将在不同阶段产生不同类型的裂缝，需要分别考虑。
目前混凝土箱梁桥出现的裂缝形式可以分为整体受力裂缝和局部受力裂缝。
整体受力裂缝主要表现为：箱梁跨中受弯时在地板受拉区产生的弯曲裂缝，腹板在受弯和受剪共同作用下主拉应力过大产生斜裂缝，支座处受负弯矩（或者预应力作用产生的负弯矩）在顶板产生的弯曲裂缝，弯曲裂缝延伸到腹板继续形成的斜裂缝等。
规范上对整体裂缝的出现给出了限制条件，并提供了验算的公式，即在弯矩作用下混凝土的拉应力在一定的范围内和控制受弯受剪主拉应力。
规范中也给出了局部受力裂缝的计算公式和限制方法。
局部裂缝主要表现在：翼缘在局部车辆荷载作用下在腹板交界处引起弯矩时产生的弯曲裂缝，张拉预应力时在平行于预应力方向形成的手拉裂缝等，局部混凝土受压产生的裂缝等。
规范中也是给出了受拉应力的限制值和受压应力的限制值来保证裂缝不发生或者裂缝的宽度在一定的范围内。
但由于规范中采用的经典分析方法认为箱梁为柔性梁，往往忽视了剪切变形的影响，已经不适用于新出现结构的发展要求，如叠合梁。
同时新材料的使用如FRP也对规范的计算方法提出了挑战。
同时规范针对结构六种受力方式（轴力，两个方向的剪力，两个方向的弯矩和扭矩）进行配筋时，配筋方法相互独立甚至矛盾，并且剪扭配筋理论体系尚不完善，造成当六种力共同作用相互耦合时，现行设计理论时常难以解释清楚，1混凝土箱梁出现了规范中不能给出解释的裂缝。
这些裂缝的出现将逐渐扩大并形成贯穿裂缝，对建筑物的质量和运行安全造成威胁，影响桥梁结构的耐久性。
在实际混凝土箱梁桥结构中，规范中缺失的验算项而引起的裂缝有：顶板斜向裂缝、底板斜向裂缝，底板斜向裂缝和腹板斜向裂缝连通、顶板八字形裂缝等。
《薄壁箱梁畸变理论》课件
引入计算机辅助设计
利用先进的计算机软件进行建模和 仿真，预测薄壁箱梁在各种工况下 的畸变情况，以便在设计阶段进行 调整。
考虑预应力技术
在适当的位置施加预应力，以 抵消部分由荷载引起的畸变。
施工阶段的控制方法
严格控制施工质量和材料性能
确保施工过程中的材料质量和施工工艺满足设计要求，避免因施工质 量问题引起的畸变。
01
薄壁箱梁畸变理论的数学建模
如何建立更加精确的数学模型，以描述薄壁箱梁在畸变状态下的行为和
特性。
02
考虑多种因素的耦合作用
如何将弯曲、剪切、轴向力和畸变等多种因素耦合在一起，以更真实地
模拟薄壁箱梁的实际工作状态。
03
非线性分析方法的发展
如何发展非线性有限元分析方法，以更准确地模拟薄壁箱梁的畸变行为
理的意识和能力。
05
薄壁箱梁畸变理论的工程应用
桥梁工程中的应用
薄壁箱梁畸变理论在桥梁工程中 广泛应用于拱桥、斜拉桥和悬索 桥等大型桥梁结构的设计与施工
。
通过该理论，可以更精确地分析 桥梁在自重、车辆载荷和风载等 作用下的应力分布和变形情况，
确保桥梁的安全性和稳定性。
薄壁箱梁畸变理论为桥梁的优化 设计和施工提供了重要的理论支 持，有助于降低工程成本和风险
。
实验研究的挑战与机遇
实验设备的改进
如何设计和制造更先进的实验设备，以模拟更真实的工作环境和条 件，从而获得更准确的实验数据。
实验方法的创新
如何创新实验方法，以更有效地测量和评估薄壁箱梁的畸变行为。
实验结果与理论的对比
如何将实验结果与理论预测进行对比，以验证理论的正确性和可靠 性。
工程实践中的发展方向
感谢各位观看
箱梁畸变翘曲应力分析
＝ 一
—Ｏ“＝２ ９ Ｌ ． ７１ ８
（ ＋ ） ４ ７４ ３ ： ＝一 ．８ ９
由式 （０ 得 ： ２）
Ｏ＇ ＤＷＣ
侧板 Ａ Ｃ Ｂ、Ｄ应 符合 平截 面假 定 ：
ｒ
：
＝
（４ １）
（５ １）
同理 ， 底板 部分 Ｍ ＝ ｏ Ｗｔ６ ｒ ｇＨ Ｄ
６ ｂ
同理 ， 板 部分 腹
：—＿厂ｔｂ ｏ ｖｈ ＇／ ｓ ｏＡ
ｃ
～
ＯｒＤｗｓ ｘ ｃ ｈ ｔｂ
一 —
—
＿
』ｗ ｓ Ｍ＋ Ｍ ： ｔｘ ＝ ｏ Ｍ ＋ ０ ｒｔ ｏｄ
２ ３ 畸 变翘 曲系数 ．
＝ ＋＋ ］ ｃ２ ｃ ｂ ｂｕ
若 口＝ｈ ｂ ， ＝ｂ， ２ ＋ｂ ３ 。 则 ｂ ＝ ｂ
依 式２：ｒ ｔ ＝ 公 （ ＿ｗ ｓ ０ ）ｆ ｘ Ｏ ｄ ｏ
１８ ４
湖
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交
通
科 技
３ ６卷
Ｋ１ Ｊ＋ ＝０ Ｋ ＝３＋ ＝ ． ５ 卢 ＋ Ｂ ， １ ７ ７ ６７
整 理可 得 ：
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得 ： Ｋｌ 卢＋ ＋ ＝ ０ （７ １）
条件 ：
收稿 日期 ： ０ ００ —１ ２ １—５１ 作者简介 ：周曼昊（９ ５ ）， ， １７ 一 男 工程师 ， 主要从事路桥建设 。
图 ２ 箱梁截面几何 尺寸
２ ２ 翘 曲应 力 ． 布特征 ． ． ． 分
从 图 １可知 ， 截面对 称于 Ｙ轴 ， 曲应力 反对 称 翘 于 Ｙ轴 ， 向相 反 ， 方 大小相 同 。见 图 ３ 图 ４ 、 。 值 ： Ｄ ＝ 即 Ｄ （） ４
简支薄壁箱梁剪力滞后效应探讨
~
C2 2 EI
） ， 则式 （ 变为： 14 ） （ 16 ）
! S =
I ~（ ） =~
（ ） ）w +a2 （ S EI ） ） ~（ ~a2 （ =~a1 （ ） S S 自然边界条件为： （ ） +a1 （ ） =0 S 剪滞翘曲位移的通解为： （ ） （ （ a ） a ） = ASh + Bch + S 横截面上的正应力为：
〔 2〕 梁桥的失效或破坏 ， 所以， 箱梁 （特别是跨宽比值较
一方面由于截面在 Z 轴方 1 所示的单室薄壁箱梁， 向对 称， 所以上下翼板的剪滞翘曲位移对称于 Z 轴， 根据文献 ［ ， 可采用余弦级数的首项来描述由 3］ 剪力滞后效应引起的纵轴向翘曲位移沿横向的分 这样， 由 布； 另一方面由于截面在 3 轴方向不对称， 翼板的剪滞翘曲位移引起的翘曲正应力构成的轴力 不能自平衡， 因此， 应全截面叠加一均匀的轴向位 移， 使整个截面由翘曲位移产生的正应力构成的轴 力自平衡； 再者， 因上、 下各翼板离中和轴的距离不 同， 其剪滞翘曲位移的幅值也各异。 所以， 对横截面为图1 所示的单室薄壁箱梁， 其 剪滞翘曲位移模式可设为：
赵
川， 等： 简支薄壁箱梁剪力滞后效应探讨
简支薄壁箱梁剪力滞后效应探讨 !
赵
摘 要
川
周亦唐
缪
日 升
葛晓旭
昆明 650051 ）
（昆明理工大学 工程抗震研究所
对工程实践中广为采用的单室薄壁箱梁竖向弯曲时由剪力滞后效应引起的纵向翘曲位移的函数形式进
行了探讨， 导出了均布荷载作用下剪滞系数的解析表达式； 通过对不同跨宽比值、 不同翼板宽度的简支单室钢箱梁 桥的剪力滞后效应进行计算分析， 研究发现， 内外翼板宽度越悬殊， 剪力滞后效应越显著； 另外， 跨宽比值小于 3 时 箱梁的剪力滞后现象已经相当严重。 关键词 单室箱梁 剪力滞后 翘曲位移 变分法
薄壁箱梁扭转理论
总扭矩与各室剪力流的关系为
n
qii M k
箱室总数
n
i 1
qii GI d
或
i 1
整 个 截 面 的
总抗扭惯矩
Id
n
qii / G
i 1
(3) 分离式多室箱
分离式多室箱
若多室箱型梁的截面有连续上部翼板，但无公共肋板和公共下翼板， 则称为分离式的多室箱，如上图所示。现忽略上部联系板的扭转剪 应力，剪应力的分布同单箱多室截面，但没有共同肋板的剪力流：
在i 室
qi
ds
2A0iG
或
qi
2 A0i ds
G
n
qii
i 1
n i 1
4 A02i ds
G
Id
n 4 A02i i1 ds
n
i 1
2 i
ds
由于一个室的抗扭惯矩
I di 4 A02i /
ds
n
从上式可知截面总抗扭惯矩等于 各个分离室的抗扭惯矩之和，即
I d I di i 1
承受偏心荷载的薄壁箱梁，将产生扭矩，此扭矩可分解为刚性扭 转和畸变力
薄壁箱梁的自由扭转简介
(1)单箱单室箱梁
众所周知，在剪应力沿箱壁均匀分布的假定下，单室箱梁自由扭
转时下列两式成立
q Mk
扭 Mk
率
GI d
称为Bredt第一公式，即箱 梁薄壁中线所包围的面积
的两倍 ds
扭率与剪切变形的关系为
B [E (z)](s)ds EI(s) (z)
故而约束扭转翘曲应力 的表达式为
平面弯曲应力
My 相似
I
B (s)
I
箱 梁 承 受 外 扭 矩
薄壁箱梁非线性温度空间效应分析
薄壁箱梁非线性温度空间效应分析
柳磊;欧旗祥
【期刊名称】《山东建筑大学学报》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】薄壁箱梁非线性温度空间效应分析对于进一步了解混凝土箱梁的空间受
力及其在工程上的应用具有重要意义。
文章基于薄壁箱梁的空间网格有限分析方法，围绕JTG D60—2004《公路桥涵设计通用规范》中有关桥梁梯度温度的内容展开研究，针对梯度温度对薄壁箱梁的空间效应进行分析。
对某桥梁建立了有限元模型，并探讨了梯度升温作用下薄壁箱梁的纵向整体效应、横向框架效应和箱梁变形分析。
结果表明：梯度温度应力值与汽车活载应力值相当，尤其是横向框架的温度应力不容忽视；梯度升温会引起桥梁边跨上翘和中跨下挠的变形曲线；横向框架各点的竖向位移很接近，悬臂部分的变形相对较大。
【总页数】6页(P35-40)
【作者】柳磊;欧旗祥
【作者单位】山东省交通规划设计院，山东济南250031;上海慧加软件有限公司，上海200433
【正文语种】中文
【中图分类】U441+.5
【相关文献】
1.非线性温差下框架结构温度效应分析 [J], 杨涛;邹道勤;方伟定;童建国
2.基于势能驻值原理的薄壁箱梁畸变效应分析 [J], 张元海;刘泽翔;林丽霞;周茂定
3.基于修正翘曲位移函数的薄壁箱梁剪力滞效应分析 [J], 李夏元;万水;陈建兵;Mo Yilung
4.路桥预应力曲线砼薄壁箱梁的剪切力滞后效应分析探究 [J], 付树根
5.基于余弦翘曲位移函数的薄壁箱梁剪力滞效应分析 [J], 宋爱明;李志聪;周鹏;万水;苏强
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薄壁箱梁畸变效应分析
薄壁箱梁畸变效应分析
1. 引言
薄壁箱梁是一种常见的结构形式，在工程领域中应用广泛。
然而，由于其结构的特殊性，薄壁箱梁在受力过程中可能会出现畸变效应。
本文将探讨薄壁箱梁畸变效应的原因、特点以及对结构稳定性的影响，并分析畸变效应产生的机理。
2. 薄壁箱梁畸变效应的原因
薄壁箱梁的畸变效应主要是由于其结构的刚度非均匀性和受力不平衡性所致。
在实际工程中，薄壁箱梁中的材料分布、截面形状的非均匀性以及外部载荷的不均匀施加等因素都会导致畸变效应的产生。
3. 薄壁箱梁畸变效应的特点
薄壁箱梁畸变效应表现为结构截面的变形和应力分布的不均匀性。
具体来说，畸变效应会导致薄壁箱梁的截面形状发生变化，例如出现翘曲、扭转等现象。
另外，由于畸变效应造成的截面位移和应力不均匀，可能对结构的稳定性和强度产生重要影响。
4. 畸变效应对结构稳定性的影响
薄壁箱梁的畸变效应可能会引起结构的不稳定性。
具体来说，当畸变效应导致结构的截面形状发生变化时，会使结构受到不同方向的施力，从而引起截面位移和扭转变形。
这会导致结构的刚度降低，从而可能引发结构的失稳问题。
此外，薄壁箱梁受到外部载荷作用时，由于载荷的不均匀分布，会导致结构受力状态不平衡。
这种受力不平衡可能会进一步加剧结构的畸变效应，从而影响结构的稳定性。
5. 畸变效应产生的机理
薄壁箱梁的畸变效应产生是由于结构受力引起的应力和变形不均匀性。
当外部载荷作用在薄壁箱梁上时，结构内部会产生应力集中现象。
这种应力集中会引起结构截面上的塑性变形，从而导致结构的形状发生畸变。
此外，结构的刚度非均匀性也是导致畸变效应的重要原因。
由于薄壁箱梁的截面形状复杂，内部材料的分布不均匀性会导致结构在受力过程中产生畸变。
6. 结论
薄壁箱梁的畸变效应是由于结构刚度的非均匀性和受力的不平衡性所致。
畸变效应会导致结构截面的形状变化和应力分布的不均匀性，进而可能影响结构的稳定性。
在设计薄壁箱梁时，应充分考虑畸变效应的影响，并采取相应的措施来提高结构的稳定性。
此外，需要进一步研究薄壁箱梁畸变效应的产生机理，以便更好地应对结构畸变效应问题。
通过深入理解和分析畸变效应的原因和特点，可以为薄壁箱梁的设计和施工提供更有效的指导和控制措施，以确保结构的稳定性和安全性
综上所述，薄壁箱梁在受到外部载荷作用时会产生畸变效应，主要是由于载荷的不均匀分布和结构刚度的非均匀性所致。
这种畸变效应会导致结构受力状态不平衡，进一步加剧结构的畸变效应，从而影响结构的稳定性。
在设计和施工薄壁箱梁时，必须充分考虑畸变效应的影响，并采取相应的措施来提高结构的稳定性。
为了更好地解决畸变效应问题，需要进一步研究其产生机理，以提供更有效的指导和控制措施，以确保薄壁箱梁的结构稳定性和安全性。