[发明专利]带加强结构箱梁的剪力滞估测方法

说明书

本发明提出一种带加强结构箱梁的剪力滞估测方法，包括以下步骤：S10：基于比拟杆法对箱梁建立结构模型，将加强结构的面积分配至模拟杆及模拟板，并输出模拟杆的等效面积及模拟板的等效厚度；S20：对模拟杆建立受力平衡方程及变形协调方程，输出剪切流的微分方程；S30：根据剪切流的微分方程，输出模拟杆的剪切流及加强结构的剪切流；S40：输出模拟杆的应力。本申请的带加强结构箱梁的剪力滞估测方法，通过将加强结构折算入模拟杆与模拟板的方式，解决了传统比拟杆法无法处理加强结构结构的缺陷，具有适用范围广、可用于指导工程设计的有益效果。

技术领域

本发明涉及桥梁建设技术领域，尤其涉及一种带加强结构箱梁的剪力滞估测方法。

背景技术

剪力滞效应是指在薄壁箱梁中，正应力分布不均匀的现象。在工程应用中，剪力滞效应会导致箱梁失稳或破坏，导致缺陷乃至事故。现代桥梁设计越来越多地使用更宽的横截面，这增加了剪力滞效应。因此，近年来针对薄壁箱梁的剪力滞效应的研究得到越来越多的重视。

剪力滞效应导致薄壁箱梁的力学性能不稳定，同时可能导致它们的力学行为与梁单元的理论分析不同，所以合理分析剪力滞效应对结构的安全至关重要。对此，瑞斯纳基于最小势能研究了无侧悬臂板矩形箱梁的剪力滞效应，并使用二次抛物线模拟剪力滞翘曲的位移函数。除了使用二次抛物线来模拟剪切翘曲位移外，还有使用三次抛物线和余弦函数来分析剪力滞效应。为了保证结构的安全性，许多实际工程项目也采用了剪力滞系数和有效宽度来描述剪力滞效应。

剪力滞效应经过了几十年的研究，相关理论也有了一定的发展，但仅局限于一些简单的截面形式，如一箱一室、一箱二室或T形横截面。然而，随着箱梁桥数量的增加，其截面也变得越来越复杂。施工中通常会在顶板和底板上添加大量加强筋等结构，以改善其机械性能，但也同时使得剪力滞效应变得更加复杂。为了改进加强结构钢箱梁的设计，有必要了解这些结构的力学特征。

一般剪力滞效应分析主要采用能量变分法和比拟杆法，但这些方法对设有加强结构的箱梁的剪力滞效应分析缺乏适用性。能量变化法需要假设合理的剪切翘曲位移函数，对于带加强结构箱梁桥，这一函数很难得到，传统的二次，三次和余弦函数不适用。与需要假设翘曲位移函数的能量变化法不同，比拟杆法侧重于通过考虑结构的力学特性建立平衡微分方程，但现有的比拟杆法并无法对加强结构这一结构进行分析。

发明内容

鉴于上述内容，本申请基于传统比拟杆法，提出一种带加强结构箱梁的剪力滞估测方法，用以解决上述问题。

本申请实施例提供一种带加强结构箱梁的剪力滞估测方法，包括：

S10：基于比拟杆法对箱梁建立结构模型，将加强结构的面积分配至模拟杆及模拟板，并输出模拟杆的等效面积及模拟板的等效厚度；

S20：对模拟杆建立受力平衡方程及变形协调方程，输出剪切流的微分方程；

S30：根据剪切流的微分方程，输出模拟杆的剪切流及加强结构的剪切流；

S40：输出模拟杆的应力。

在至少一个实施方式中，所述步骤S10中，包括：

将加强结构面积的一半分别分配至模拟杆与模拟板。

在至少一个实施方式中，所述加强结构为梗腋。

在至少一个实施方式中，所述步骤S10中，包括：

通过式(1)计算顶板上模拟杆中梗腋的惯性矩I_top：

通过式(2)计算顶板上每个模拟杆的附加面积ΔA₁：