箱形梁

箱形梁

机械工程学术语
截面形状和通常的箱子截面一样,所以叫箱形梁,一般由盖板、腹板、底板以及隔板组成,其材料有钢材和预应力钢筋混凝土两种。主要用于大跨度或承重结构。
  • 中文名:箱形梁
  • 外文名:Box girder
  • 所属学科:
  • 学科:机械工程
  • 领域:机械设备
  • 截面形状:和通常的箱子截面一样
  • 组成:盖板、腹板、底板以及隔板

简介

箱形梁的截面形状和通常的箱子截面一样,所以叫箱形梁。一般由盖板、腹板、底板以及隔板组成。其材料有材和预应力钢筋混凝土两种。主要用于大跨度或承重结构。

剪力滞效应

箱形梁在竖向挠曲时会产生剪力滞效应,其顶板和底板中纵向正应力沿板宽方向不再符合初等梁理论均匀分布状态。如果顶板或底板在与腹板连接处正应力大于沿板宽其余各点处正应力,此时剪力滞称为正剪力滞,反之,为负剪力滞。结构设计时,如果忽视剪力滞效应,将低估结构实际应力和位移,无法客观反映其真实受力和变形状况,甚至危及结构安全。多年来,许多学者围绕各种型式箱形梁剪力滞效应,开展研究工作,取得不少研究成果,部分成果已被纳入桥梁设计规范

箱形梁应用

箱形梁广泛应用于桥梁工程中,其剪力滞效应是设计计算中必须要考虑的问题。受剪力滞效应的影响,箱形梁上、下翼缘板的应力沿板宽的分布很不均匀,通常在靠近腹板处的应力最大,其数值要比按初等梁计算值大得多。多年来,许多学者致力于研究箱形梁的剪力滞效应,发表的相关文献已有不少。

众所周知,当采用基于最小势能原理的能量变分法和有限梁段法分析箱形梁的剪力滞效应时,必须预先选取横截面的剪力滞翘曲位移函数,而且,正确选取该位移函数至关重要,因为它直接反映剪力滞翘曲正应力在横截面上的分布情况。

曲位移函数

剪力滞翘曲位移函数的选取比较混乱,多种形式的翘曲位移函数曾被采用过,它们主要有: 二次抛物线、三次抛物线、四次抛物线、五次和六次抛物线、余弦曲线、悬链线及椭圆曲线等,其中采用最多的是三次抛物线。然而,早在1995 年,三次抛物线的翘曲位移函数就曾受到过质疑。在众多形式的翘曲位移函数中,寻求最为合理的函数形式有助于从理论上完善箱形梁的剪力滞效应分析方法。此外,对相应于剪力滞广义位移的广义内力研究甚少。虽然基于箱梁总势能的一阶变分,给出了相应于剪力滞广义位移的广义内力(剪滞力矩) 表达式,但不便于从物理意义上认识该广义内力。

总结

JTGD62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定基于翼缘有效宽度的箱形梁剪力滞效应实用计算图表,但它主要适用于正剪力滞,对负剪力滞适用性及实用分析方法,尚需进一步研究。因此,对箱形梁正负剪力滞判别尤为重要。在已有关于箱形梁剪力滞效应分析的相关文献中,都是通过比较弯矩与附加弯矩之间相对大小判别正负剪力滞。这种判别主要适用于用解析法分析剪力滞,亦即仅适合于简支梁、悬臂梁等简单结构,对较复杂结构则不便应用。

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