資源描述：
《薄壁鋼箱梁自由扭轉(zhuǎn)剛度和翹曲扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算-周奇》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、2014年2月汕頭大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）第29卷第1期Feb.2014JournalofShantouUniversity(NaturalScience)Vol.29No.1文章編號(hào)：1001-4217（2014）01-0065-08薄壁鋼箱梁自由扭轉(zhuǎn)剛度和翹曲扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算112周奇，王仲啟，于東民（1.汕頭大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，廣東汕頭515063；2.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安710065）摘要：大跨度橋梁動(dòng)力特性分析中主梁自由扭轉(zhuǎn)剛度和翹曲扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算是個(gè)難點(diǎn)，本文介紹了利用ANSYS有限元軟件計(jì)算扁平鋼箱梁截面的扭
2、轉(zhuǎn)常數(shù)和翹曲常數(shù)的詳細(xì)步驟，并給出了動(dòng)力特性分析中計(jì)入翹曲扭轉(zhuǎn)剛度的方法.通過(guò)實(shí)際算例驗(yàn)證了本文介紹的大跨度橋梁主梁扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算方法的可行性，并指明了具體實(shí)施中的一些細(xì)節(jié)和技巧.關(guān)鍵詞：橋梁工程；動(dòng)力特性；自由扭轉(zhuǎn)剛度；翹曲扭轉(zhuǎn)剛度；三主梁模型中圖分類(lèi)號(hào)：U441+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言大跨度橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性分析中，扭彎頻率比是顫振分析的重要參數(shù)，動(dòng)力特性分析時(shí)應(yīng)正確計(jì)算主梁結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度.鋼箱梁是目前大跨度橋梁常用的主梁形式之一，屬于典型的薄壁桿件，因此正確計(jì)算其扭轉(zhuǎn)剛度是個(gè)難點(diǎn).根據(jù)材料力學(xué)可知，對(duì)于一些簡(jiǎn)[1]單的等壁厚截面，可以用公
3、式直接求出.若壁厚不等，需要采用符拉索夫開(kāi)口截面薄[2]壁桿件理論和烏曼斯基閉口截面薄壁桿件理論，逐段積分運(yùn)算；若帶有U肋或是開(kāi)閉口組合截面，需要按照烏曼斯基第二理論計(jì)算，首先求得主扇形極點(diǎn)和主扇形面積，再得到截面常數(shù).大量增強(qiáng)局部穩(wěn)定性的加勁肋（U肋或T肋）使用，使得鋼箱梁的構(gòu)造越來(lái)越復(fù)雜，截面的扭轉(zhuǎn)常數(shù)和翹曲常數(shù)計(jì)算十分繁瑣.此外，由于主梁底板提供的剛度相對(duì)較少，現(xiàn)代大跨度橋梁為了減輕主梁自重，往往采用無(wú)底板或部分底板的π形主梁或開(kāi)口鋼箱梁.與全底板的封閉截面相比，無(wú)底板或部分底板的主梁截面的翹曲扭轉(zhuǎn)剛度占總扭轉(zhuǎn)剛度的比例大幅度增加，
4、對(duì)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)頻率和陣型有著顯著的影響.由此可見(jiàn)，大跨度橋梁動(dòng)力特性分析中正確計(jì)算結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度需要解決薄壁型截面的扭轉(zhuǎn)常數(shù)和翹曲常數(shù)，以及如何在計(jì)算模型中計(jì)入翹曲剛度.為此，本文介紹了借助于ANSYS軟件計(jì)算薄壁型扁平鋼箱梁的截面特性計(jì)算方法和動(dòng)力特性分析中計(jì)入主梁截面的翹曲扭轉(zhuǎn)剛度的方法.收稿日期：2013-06-21作者簡(jiǎn)介：周奇（1981-），男，江蘇省高郵市人，講師，博士，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)師.E-mail：zhouqi@stu.edu.cn基金項(xiàng)目：汕頭大學(xué)科研啟動(dòng)項(xiàng)目（NTF12007）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51308330）；
5、橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)課題（KLWRTBMC12-01）66汕頭大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）第29卷1薄壁箱梁自由扭轉(zhuǎn)剛度電算扁平鋼箱梁剛度大、自重輕、維護(hù)方便，適用于任何把自重和梁高作為重要指標(biāo)的橋梁，而扁平鋼箱梁的流線(xiàn)型外形使其具備較好的抗風(fēng)性能，因此在大跨度橋梁中廣泛運(yùn)用.扁平鋼箱梁屬于復(fù)雜薄壁截面，其截面特性的扭轉(zhuǎn)常數(shù)和翹曲常數(shù)較為復(fù)雜，采用手算的方法既費(fèi)時(shí)又易出錯(cuò).隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們編制計(jì)算程序計(jì)算扁平鋼箱梁的截面特性，但鋼箱梁的復(fù)雜性給計(jì)算程序的通用性帶來(lái)一定困難.下面介紹采用借助于ANSYS軟件計(jì)算扁平鋼箱
6、梁截面特性.1.1AutoCAD創(chuàng)建截面面域ANSYS計(jì)算截面特性時(shí)需要將計(jì)算截面視為面域，然后采用PALNE82單元對(duì)面域進(jìn)行劃分，最終通過(guò)迭代求解幾何截面特性.在ANSYS中可以直接通過(guò)點(diǎn)—線(xiàn)—面的方法直接生成所需截面的面域，但扁平鋼箱梁截面十分復(fù)雜，通過(guò)點(diǎn)線(xiàn)面的方法將是十分繁瑣的過(guò)程，因此建議由外部文件導(dǎo)入面域.AutoCAD是工程中通用的繪圖工具，可以在現(xiàn)有AutoCAD圖紙基礎(chǔ)上修改和編輯來(lái)創(chuàng)建計(jì)算截面面域.如圖1所示，扁平鋼箱梁截面通常由薄壁、U肋、T肋等組成，其幾何拓?fù)潢P(guān)系=外框線(xiàn)-內(nèi)框線(xiàn)-U肋內(nèi)框.在計(jì)算截面創(chuàng)建中需要將U
7、肋（T肋）與薄壁交接處或橫豎薄壁交接處對(duì)應(yīng)的線(xiàn)段斷開(kāi)，形成線(xiàn)條一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，如圖2所示.這樣做是為了確保ANSYS可以通過(guò)拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)識(shí)別生成自由四邊形網(wǎng)格，否則ANSYS將生成三角形等非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，網(wǎng)格畸變率和數(shù)量較大，網(wǎng)格質(zhì)量也較差，往往會(huì)導(dǎo)致截面特性迭代溢出.圖1某扁平鋼箱梁截面圖2U肋、T肋和橫豎薄壁交界處的處理實(shí)際薄壁截面的U肋（T肋）通常等間距布置，截面也有一定的對(duì)稱(chēng)性，繪圖時(shí)，可以先生成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段，然后充分利用AutoCAD的陣列（Array）、復(fù)制（Copy）和鏡像（Mirror）等功能提高繪圖效率.計(jì)算截面生成面域
8、也可以繪制成整個(gè)計(jì)算截面，然后根據(jù)幾何拓?fù)潢P(guān)系和AutoCAD面域功能（Region）生成面域并刪除不需要的面域.還可以在AutoCAD中可以用Pedit/Joint命令將多段線(xiàn)連成一條多義線(xiàn)
