钢-混凝土组合箱梁剪力滞效应研究

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钢-混凝土组合箱梁因截面简洁、承载能力高、造价低廉等优点而得以迅速发展。剪力滞效应是箱梁结构空间力学行为的显著特点之一,既有研究成果难以反映部分剪力件组合箱梁结构剪力滞效应。本文以单箱单室槽型截面钢-混凝土组合箱梁为研究对象,通过解析理论,结合数值模拟方法,分析了钢-混凝土组合箱梁剪力滞效应的关键问题。利用薄壁箱梁弯曲理论,考虑翘曲正应力自平衡条件,定义了适用于钢-混凝土组合箱梁的剪力滞翘曲位移函数。基于最小势能原理,运用泛函变分法建立考虑Timoshenko梁剪切效应的钢-混凝土组合箱梁剪力滞效应控制微分方程与边界条件,推导了简支钢-混凝土组合箱梁在集中荷载、分布荷载下的剪力滞效应公式;基于弹性理论建立了钢-混凝土组合箱梁接触界面剪力微分方程,根据弹性力学理论,将组合箱梁顶板及悬臂板简化为平面应力问题,建立组合梁变形协调方程及平衡方程。利用分离变量方法,通过本征函数系展开求得截面正应力沿横向分布情况,通过算例对典型截面钢-混凝土组合箱梁在集中荷载、分布荷载下的剪力滞效应进行分析;基于解析理论,采用商业软件ANSYS,建立钢-混凝土组合箱梁三维有限元模型,验证了钢-混凝土组合箱梁剪力滞效应解析理论的正确性及可靠性,揭示了截面几何参数对剪力滞效应影响的规律。研究成果可客观描述组合箱梁弯曲特性,为钢-混凝土组合箱梁结构设计提供了参考。
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