偏心荷载下薄壁箱梁的剪力滞、畸变及极限承载力分析

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分析偏心荷载作用下的薄壁箱梁,不论是经典的Euler-Bernoulli梁理论还是Timoshenko梁理论,都不能考虑薄壁杆件结构的特性,如箱梁的剪力滞效应和畸变效应,两者都是三维的力学模型。为解决计算未知量多的问题,本文提出箱梁剪力滞、畸变分析的一维离散样条有限点法。安全性问题一直以来都是工程结构中最重要的问题,本文基于弹性模量缩减法,针对薄壁箱梁在偏心荷载下的极限承载力展开分析。本文的主要内容包括:(1)以附加挠度为广义位移,建立了薄壁箱梁剪力滞分析的样条有限点法,并分析了荷载形式、跨宽比和截面尺寸等对剪力滞效应的影响;该方法以较少的离散未知量可以得到到较为准确的结果,为更好地满足位移协调条件,先将结构划分子域再进行整体分析,集里兹法和有限元法的优点于一身,通过算例证明本文方法简单灵活、准确有效。(2)基于荷载分解法,以箱梁截面的畸变角为变量,沿梁长方向进行样条结点离散构造位移场,采用能量变分法,建立了箱梁畸变分析的样条有限点法,并分析了横隔板和截面尺寸对畸变角的影响。该方法在保证一定精度的前提下,进一步减少了计算未知量,提高了计算效率,在结点处物理意义明确,只需考虑样条子域之间的位移协调条件即可以分析变截面箱梁的畸变效应。(3)说明传统广义屈服函数在分析结构极限承载力时计算结果不稳定的缺陷,根据回归分析原理,将偏心荷载作用下箱梁的非齐次广义屈服函数进行齐次化处理;基于此,采用弹性模量缩减法分析偏心荷载作用下的箱梁极限承载力,克服了上述问题,计算简单高效,结果稳定。
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