承托对箱形梁剪力滞效应的影响

摘要：利用有限元软件ANSYS，对不考虑承托的箱形梁应用SHELL63单元进行数值模拟，对考虑承托的箱形梁应用SOLID95进行数值模拟，应用ANSYS分析对比，得出了两者的比例系数Δ。

关键词：箱形梁；剪力滞；ANSYS；承托

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

国内外许多学者对薄壁箱形梁空间分析进行了系统的研究，并提出了许多理论与计算方法，但大多数未考承托的影响。实际桥梁工程中箱形梁结构均设有承托，且承托刚性对薄壁箱梁扭转、畸变及剪力滞效应是有一定的影响的。本文利用有限元软件ANSYS ，分别应用SHELL63和SOLID95对不考虑承托和考虑承托的简支单箱单室箱形梁进行了数值模拟，计算了在集中荷载作用下承托对箱形梁剪力滞效应的影响。

1不考虑承托影响的有限元分析

本文选用单箱单室单室简支箱形梁桥，跨径为8m，其截面尺寸如图1所示。材料弹性模量E=3000MPa,=0.385。

图1箱形梁截面尺寸(单位：mm)

无承托的箱形梁采用SHELL63弹性壳单元，该单元共4 个节点, 每个节点6 个自由度：x 、y、z 方向的位移和绕x、y、z轴的转角。网格划分如图2所示，然后在简支梁跨中腹板顶面的位置对称地布置集中荷载P=0.27kN。

图2 SHELL63单元网格划分

2考虑承托影响的有限元分析

对于考虑承托（1:3）的箱形梁，采用ANSYS 程序中的solid95 实体单元来模拟,网格划分图3所示。

图3 SOLID95单元网格划分

箱形梁结构的加载和计算是在ANSYS 程序中进行，求解得到箱形跨中截面的应力分布如图4,5所示。

图4 箱形梁顶板

图5箱形梁底板

3结论

承托对箱形梁顶板的剪力滞效应的影响较为明显，不考虑承托时正应力变化幅度大，定义，Δ沿箱形梁截面的变化趋势如图6所示。底板处未设承托用两种单元求得的截面应力非常接近。

图6Δ沿箱形梁截面的变化

参考文献

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