基于板-梁的钢-混凝土箱梁组合扭转分析与有限元验证  被引量:1

Torsional analysis and finite element verification of steel-concrete boxgirder combination based on plate-beam

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作  者:张文福 孙训宇[1] 沙彦文 黄斌 刘迎春 ZHANG Wen-fu;SUN Xun-yu;SHA Yan-wen;HUANG Bin;LIU Ying-chun(Nanjing Institute of Technology,Nanjing 211167 China;Northeast Petroleum University,Daqing 163318 China)

机构地区:[1]南京工程学院机械工程学院,江苏南京211167 [2]南京工程学院建筑工程学院,江苏南京211167 [3]东北石油大学土木建筑工程学院,黑龙江大庆163318

出  处:《新余学院学报》2023年第3期35-44,共10页Journal of Xinyu University

基  金:国家自然科学基金项目“方钢管高强混凝土柱低周疲劳损伤性能的理论与试验研究”(51178087);国家自然科学基金项目“钢管混凝土翼缘工字形梁弯扭屈曲和畸变屈曲理论与设计方法研究”(51578120);国家自然科学基金项目“钢管混凝土桁架拱平面外屈曲的新板-梁理论与设计方法研究”(52178143)。

摘  要:基于板-梁理论对钢-混凝土薄壁箱梁的组合扭转问题进行研究。根据Timoshenko梁和Kirchhoff板力学模型,引入三个截面转角和一个翘曲偏移值(ψ_(w),ψ_(f1),ψ_(f2),ψ),并建立能量方程模型,求出钢-混凝土箱梁扭转变形的总应变能,据此得到箱梁截面的约束扭转刚度与自由扭转刚度,接着建立总势能方程,以悬臂梁的边界条件求解微分方程得到组合扭转的端部扭转角,最后借助ANSYS有限元软件,依据无量纲参数K选取5组跨度不同的钢-混凝土箱梁进行模拟,将结果与理论解进行对比验证,验证结果的最大误差为4.71%,证明了板-梁理论的正确性。This paper studies the combined torsion of steel-concrete box girder based on the plate beam theory.According to the mechanical model of Timoshenko beam and Kirchhoff plate,three section angles and a warping offset value(ψ_(w),ψ_(f1),ψ_(f2),ψ)are introduced,and an energy equation model is established to calculate the total strain energy of the torsional deformation of the steel-concrete box girder.Based on this,the restrained torsional stiffness and free torsional stiffness of the box girder section are obtained,and then the total potential energy equation is established.The end torsional angle of the combined torsion is obtained by solving the differential equation with the boundary conditions of the cantilever beam.Finally,with the help of ANSYS finite element software,five groups of steel concrete box girders with different spans are selected for simulation according to the dimensionless parameter K,and the results are compared with the theoretical solution to verify that the maximum error of the verification results is 4.71%,which proves the correctness of the plate beam theory.

关 键 词:钢-混凝土组合梁 组合扭转 板-梁理论 能量变分 有限元分析 

分 类 号:TU391[建筑科学—结构工程]

 

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