波形钢腹板箱梁畸变应力分析

用 弹性 地基 梁 法解 出波形 钢腹 板 箱梁 的畸变角 和 畸变双 力 矩 ， 终得 到纵 向畸变 正应 力． 最 通过 算
例对 比分析 相 同截 面 的波形钢 腹板 箱 梁和 混凝 土箱 梁 的畸 变翘 曲正 应力 ， 计算 结果 表 明 ， 波形 钢 腹板 箱 梁相 对普 通 混凝 土 箱 梁 的横 向框 架 刚度 较 小 ， 因此 由畸 变产 生 的翘 曲正应 力 大 于 混凝 土 箱 梁 的畸 变翘 曲正 应力． 关键 词 ：波形 钢腹板 ； 梁 ； 系平衡 ； 箱 力 畸变
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第４ １卷 第 ５期
２１ ０ １年 ９ 月
东 南 大 学 学 报 （自然科学版 ）
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应力 的 ２ ％ ～ ６ ４ ２ ％ ． 于波 形 钢腹 板 箱 梁 而 言 ， 对
将混 凝 土腹板 换 成 波形 钢 腹 板 并 在 底 板 厚 度 有所
减小 的情 况下 ， 形钢 腹板 箱梁 截 面 的抗 扭 刚度 和 波
抗剪 刚度 分别 下 降 了约 ６ ％ 和 ９ ％ ， 纵 向 刚度 ０ ０ 其 和横 向抗 弯 刚度分 别下 降 约 １％和 ２ ％ Ｌ５． ０ ５ ４ｊ由于 － 其抗 扭 刚度 比混凝 土箱 梁 小 ， 得 限制截 面 变形 的 使
（ ｉｎ ｓ ｒｎｐ ｒ ｔ ｎＲ ｓａ ｈＩｓｔｔ，Ｎ ｎｉｇ２ ０ １ Ｃ ｉａ Ｊ ｇｕＴａ ｓｏ ａｉ ｅｅｒ ｎｔｕｅ ａｊ １０ ７， ｈｎ ） ａ ｔ ｏ ｃ ｉ ｎ Ａ ｂ ｔ ａｃ ： Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｍ ｅ ｈａ ｃ ｌｃ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｆｂ ｘ ｇｒ ｅ ｓ ｗｉ ｏ ｒ ｇ ｔ ｄ ｓｅ ｌｗｅ ｎ ｈ — ｓｒ ｔ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎｉａ ｈａ ａ ｔ ｒｓｉ ｓｏ ｏ ｉｄ ｒ ｔ ｃ ｒｕ ａｅ ｔ ｅ ｂｓａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｏ ｙ ｏ ｘ ｇ ｒ ｒ ， ｔ ｅ ｗ ａｐ ｎｇ ｎ ｒ ａ ｔｅ ｓ ｏ ｘ ｇｒ ｅ ｓ ｗ ｉ ｏ ｒ ｇ ｔ ｄ ｓｅ ｌｗ ｅ ａ ｓ ｄ ｂ ｒ ｆｂｏ ｉｄｅ ｓ ｈ ｒ ｉ ｏ ｍ ｌ ｓｒ ｓ ｆｂｏ ｉｄ ｒ ｔ ｃ ｒ ｕ ａｅ ｔ ｅ ｂｓ ｃ ｕ ｅ ｙ ｈ
收稿 日期 ： ０ ０１ ．１ 作者简介 ：杨丙文（ ９ ３ ） 男 ， ２ １—２２ ． １８ 一 ， 博士生 ； 万水 （ 联系人）， ， 士 ， 男 博 教授 ， 士生导 师， ｎｈ ｉ０ ２ ＠ｙｈ ｏ ｃｒ． 博 ｗａｓｕ６４ １ ａｏ ．ｏ ｎ
基金项 目： 国家 自 然科学基 金资助项 目（ ０７ ０ ４ ． ５０ ８ １ ） 引文格式 ： 杨丙文 ， 黎雅乐 ， 万水 ， ． 等 波形 钢腹板 箱梁 畸变应力 分析 ［ ］ 东南大 学学报 ： Ｊ． 自然科 学版 ，０ ｌ４ （ ） １６ ２ １ ，１ ５ ：０ ５—１６ ．［ ｏ ：０ ０ ９ ｄ ｉ１
解 如 图 １所示 ．
文献 ［ ６—７ 分别 对波 形 钢腹 板 箱 梁 畸 变进 行 了研 ］ 究 ， 只是 把普 通混 凝土 箱梁 中的相关 波形 钢腹 板 但
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畸 变 荷 载
波 形钢 腹板 箱 梁 是 一 种 经 济 、 效 、 工 简便 高 施 的新 型桥梁 结构 ． 随着对 波形 钢腹 板 箱梁 结构 研究 的深入 和应 用技 术 的成 熟 ， 形 钢腹板 箱 梁桥 得到 波 迅 速 的推广 和发 展 ． 于小 跨 径 的 混凝 土 箱 梁 对 而言， 由刚性 扭转 和 截面 畸变 产生 的纵 向翘 曲正 应 力 可达 到活 载 和恒 载 共 同作 用 产 生 的 纵 向弯 曲正
在 竖 向偏 心荷 载 的作用 下 ， 波形 钢腹板 箱 梁产
相 比， 有可 能达 到 较 大 的 比例 ． 因此 研 究 波 形 钢 腹
板 箱 梁畸 变应 力对 实际 工程具 有 重要 的参 考价值 ．
生 弯 曲和扭转 、 畸变 效 应 ， 常 这 种偏 心 荷 载 可 分 通
解 为 对 称 荷 载 和 反 对 称 荷 载 ． 对 称 荷 载 的 分 反
ｄ ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ０ ０ ．０ １ ０ ． ３ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ １— ５ ５ ２ １ ．５ ０ ２ ｓ
波 形 钢 腹 板 箱 梁 畸 变 应 力 分 析
杨 丙文 黎 雅 乐 万 水 张建 东
（ 东南 大学 交通 学院 ， 南京 ２０ ９ ） １０ ６ （ 苏省交通科学研究 院 ， 京 ２０１） 江 南 １０ ７
３ ６ ／．ｓｎ １０ ０ ０ ．０ １０ ． ３ ９９ ｊｉ ．０ １— ５５ ２ １． ５ ０２］ ｓ
１６ ０６
东南大 学学报 （自然科 学版 ）
第４ １卷
横 向框架作 用 减弱 ， 并且 波形 钢腹 板 的纵 向刚度 几
乎 可 以忽 略 ， 翘 曲应力 所产 生 的弯矩 几乎 没有 抵 对 抗能力 ， 因此 畸变变 形 和 由此 产生 的纵 向翘 曲应 力 不能 忽略 ． 当箱 梁 宽度较 大 时 ， 悬臂状 态 下 ， 大 由于 施 工 时偏 载 以及成 桥状 态下 车辆 荷载 的偏 载作 用 ， 箱 梁 的扭转 畸 变效应 增 大 ， 转畸 变变 形所 产生 的 扭 箱 梁纵 向正应 力 与弯 曲变 形 所产 生 的纵 向正 应力
中 图分 类号 ： ４ ８ ２ Ｕ ４ ．１ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： ０ １ ５ ５ ２ １ ）５ １６ —５ １ ０ —０ ０ （ ０ １ ０ —０ ５０
Ｓ ｒ ｓ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｏ ｉ ｄ ｒ ｔ ｏ ｒ ｇ ｔ ｔ ｅ ｂ ｎ ｒ ｄ ｓｏ ｓｏ ｔ ｅ ｓ ａ ａ ｙ ｉ ｆｂ ｘ ｇ ｒ ｅ ｓ ｗｉｈ ｃ ｒ ｕ ａ ｅ ｓ ｅ ｌｗｅ ｓ ｕ ｄｅ ｉｔ ｒ ｉ ｎ
反对称弯 曲荷载
扭 转 荷 载
图 １ 反 对 称 荷 载 的 分 解
各 板 的畸变 分力 为
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板在 纵 向的表 观 弹性模 量很 小 ， 般不 考虑 波形 钢 一 腹板 在结 构 中 的抗 弯 性 能 ， 在 有 限元 分 析 … 这
和在 文献 ［ ］ ４ 的试验 中得 到 了验证 ．
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摘 要 ：在箱 梁理 论 的基 础上 ， 根据 波形 钢腹 板 箱梁 的力 学特 性 ， 对波 形钢 腹板 箱 梁 由畸变 引起 的 翘 曲正 应 力进 行 了研 究． 考虑 到 波形钢 腹板 具 有褶 皱 效 应 ， 波形 钢 腹 板看 作 正 交 异 性板 ， 用 把 利 波形 钢 腹板 箱梁 中各 板元 平 面力 系 的平衡 关 系 ， 导 出波形 钢腹 板箱 梁 的畸 变控制 微分 方程 ． 推 采
的参 数 进行 了替 换 ， 而没有 考虑 波形 钢腹 板 的褶皱 效应 ． 文在 普 通混 凝 土 箱 梁 畸 变 分析 的基 础 上 ， 本 考 虑波 形钢腹 板 褶皱效 应 ， 分析 了波箱钢 腹板 箱梁
的畸变 应力 分析 ．
１ 波 形 钢 腹 板 箱 形 梁 的荷 载 分 解