基于COLSYS的组合箱梁约束复合弯扭下的非线性分析.pdf

第1期 水利水运工程学报 No．1 2009年3月 HYDRO-SCIENCEANDENGINEERING Mar．2009 基于COLSYS的组合箱梁约束复合 弯扭下的非线性分析 胡少伟，涂启华 (南京水利科学研究院，江苏南京210029) 捅要：闭t-I组合箱梁复合弯扭作用下的约束扭转分析属于薄壁构件复合受力的空间问题非线性分析．本文首 先根据广义坐标法原理，以拉伸弹簧和滑移弹簧模拟混凝土翼板和工字钢梁之间交界面的脱离和滑移效应，通 过给定其广义坐标，推出r闭口组合箱梁复合受力下扭转分析的微分方程组；介绍了常微分方程(ODEs)求解器 COLSYS的优点与求解方法；详细推导了闭口组合箱梁复合受力下的微分方程求解过程；借助计算实例和实测 值。编制了满足求解器COLSYS的有关丰程序，借助于求解器COLSYS进行了求解分析，汁箅结果与试验值进行 了分析比较．最后对闭口组合箱梁的弯扭相关性进行了分析，给出厂理论计算和试验实测的闭口组合箱梁的弯 扭相关性表达式． 关 键 词：闭口组合箱梁；复合弯扭；COLSYS求解器；广义坐标方法；非线性分析 中图分类号：TU375．2：TU973．2文献标识码：A 由于组合梁主要受力构件钢梁是薄壁杆件，故对组合梁的扭转计算不能按照钢筋混凝土梁的受扭来进 行，而是要按照闭口薄壁杆件理论进行分析．闭口组合箱梁在弯扭作用下，混凝土翼板应按板式构件的弯扭 来处理．试验证明，混凝土翼板与钢梁之间的滑移对组合梁的挠度影响较大…．本文分析时，以拉伸弹簧和 滑移弹簧来模拟混凝土翼板和钢梁之间交界面的脱离和滑移效应，考虑滑移和翘曲对位移等的影响． 1 材料的本构关系 为了与下面的算例与实测结果进行对比分析，不失一般性，取文献[2]中处于弯扭的闭口组合箱梁XL 一5的材料实测特性，进行本构关系的归纳． XL一5翼板混凝土的设计标号为C30．试件浇注时使用强制式搅拌机搅拌，手提式高频振捣棒振捣密 实．混凝土试块置于搴内，与组合梁试件同等环境下自然养护．混凝土采用普通碎石(粒径20—40mm)、中 砂、425。普通硅酸盐水泥拌制而成．XL一5的混凝土立方体强度30．0MPa．其混凝土的应力应变曲线满足下 列分段汁算式(见图1(a))． ． 2一 上升段： 盯=，I2f旦1一f旦1l (1) L、80／ 、80／J 下降段：直线，割线模量：以0．4Z为准，取氏=2．0×10～，F。=3．3×10-3． 钢梁为Q235钢板，腹板采用8mm厚钢板，底板厚10 MPa，极限强 am．腹板钢材实测屈服强度Z，=351 MPa．纯扭下组合梁中钢梁应变较小， 度丘=469MPa；底板钢材实测屈服强度Z，=310MPa，极限强度Z。=429 收稿日期：2008—04一18 基金项目：江苏省自然科学基金资助项目(BK2007010)；教育部留学回国基金启动项目(2005—55) 作者简介：胡少伟(1969一)，男，河南开封人，教授级高级工程师，博士，主要从事水工结构与材料性能的研究． E—mail：hushaowei@nhri．cn 万方数据 2 水 利 水 运 工 程 学 报 2009年3月 处于线弹性阶段，应力远小于屈服应力．在弯扭复合作用下，钢梁的应力可达到屈服，并进入强化段，其本构 6 4