箱形梁設(shè)計(jì)理論

前言

　　當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，全球經(jīng)濟(jì)一體化趨勢進(jìn)一步加強(qiáng)，科技對于經(jīng)濟(jì)增長的作用日益顯著，教育在國家經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展中所處的地位日益重要。進(jìn)入新世紀(jì)，面對國際國內(nèi)經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展所出現(xiàn)的新特點(diǎn)，我國的高等教育迎來了良好的發(fā)展機(jī)遇，同時也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，高等教育的發(fā)展處在一個前所未有的重要時期。其一，加入WTO，中國經(jīng)濟(jì)已融入到世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程之中，國家間的競爭更趨激烈，競爭的焦點(diǎn)已更多地體現(xiàn)在高素質(zhì)人才的競爭上，因此，高等教育所面臨的是全球化條件下的綜合競爭。其二，我國正處在由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向社會主義市場經(jīng)濟(jì)過渡的重要?dú)v史時期，這一時期，我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整將進(jìn)一步深化，對外開放將進(jìn)一步擴(kuò)大，改革與實(shí)踐必將提出許多過去不曾遇到的新問題，高等教育面臨加速改革以適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的需要。面對這樣的形勢與要求，黨中央國務(wù)院提出擴(kuò)大高等教育規(guī)模，著力提高高等教育的水平與質(zhì)量。這是為中華民族自立于世界民族之林而采取的極其重大的戰(zhàn)略步驟，同時，也是為國家未來的發(fā)展提供基礎(chǔ)性的保證?！　檫m應(yīng)高等教育改革與發(fā)展的需要，早在1998年7月，教育部就對高等學(xué)校本科專業(yè)目錄進(jìn)行了第四次全面修訂。在新的專業(yè)目錄中，土木工程專業(yè)擴(kuò)大了涵蓋面，原先的公路與城市道路工程、橋梁工程、隧道與地下工程等專業(yè)均納入土木工程專業(yè)。本科專業(yè)目錄的調(diào)整是為滿足培養(yǎng)“寬口徑”復(fù)合型人才的要求，對原有相關(guān)專業(yè)本科教學(xué)產(chǎn)生了積極的影響。這一調(diào)整是著眼于培養(yǎng)21世紀(jì)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)人才的需要而進(jìn)行的，面對新的變化，要求我們對人才的培養(yǎng)規(guī)格、培養(yǎng)模式、課程體系和內(nèi)容都應(yīng)作出適時調(diào)整，以適應(yīng)要求?！　「鶕?jù)形勢的變化與高等教育所提出的新的要求，同時，也考慮到近些年來公路交通大發(fā)展所引發(fā)的需求，人民交通出版社通過對“八五”、“九五”期間的路橋及交通工程專業(yè)高校教材體系的分析，提出了組織編寫一套面向21世紀(jì)的具有鮮明交通特色的高等學(xué)校教材的設(shè)想。這一設(shè)想，得到了原路橋教學(xué)指導(dǎo)委員會幾乎所有成員學(xué)校的廣泛響應(yīng)與支持。

內(nèi)容概要

《箱形梁設(shè)計(jì)理論》（第二版）共分九章。第一章概論；第二章箱形梁彎曲；第三章箱形梁的剛性扭轉(zhuǎn)；第四章箱形梁的畸變；第五章箱形梁的橫向內(nèi)力；第六章箱形梁（板殼）問題有限元法；第七章簡支箱梁有限條法；第八章帶隔板的連續(xù)箱梁有限條法；第九章彎箱梁畸變分析剛度法。本書每章都附有算例。考慮到本書作為研究生教材，讀者具有較好的數(shù)學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)，因此內(nèi)容敘述較為簡練。    本書主要作為結(jié)構(gòu)工程和橋隧專業(yè)研究生教學(xué)用書，亦可供相關(guān)專業(yè)師生和工程技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

第1章  概論  §1.1  箱形截面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其應(yīng)用    1.1.1  箱形截面的特點(diǎn)    1.1.2  箱形截面在各類橋梁上的應(yīng)用    1.1.3  箱形截面的構(gòu)造要點(diǎn)  §1.2  箱形梁的受力特點(diǎn)及分析方法    1.2.1  箱形梁的受力特點(diǎn)    1.2.2  箱形梁的分析方法第2章  箱形梁的彎曲  §2.1  箱形梁的彎曲正應(yīng)力——梁彎曲初等理論  §2.2  箱形梁的彎曲剪應(yīng)力    2.2.1  實(shí)腹梁的彎曲剪應(yīng)力    2.2.2  箱形梁的彎曲剪應(yīng)力    2.2.3  箱形截面的剪切中心  §2.3  矩形箱梁剪力滯的變分解法    2.3.1  變分解法的基本假定    2.3.2  基本變分方程的推導(dǎo)    2.3.3  翼板中的應(yīng)力與剪力滯系數(shù)    2.3.4  簡支箱梁、懸臂箱梁的剪力滯效應(yīng)    2.3.5  連續(xù)箱梁剪力滯效應(yīng)的疊加法求解    2.3.6  剪力滯效應(yīng)的參數(shù)分析  §2.4  梯形箱梁剪力滯的變分解法    2.4.1  考慮剪力滯效應(yīng)的位移函數(shù)    2.4.2  剪力滯的基本微分方程  §2.5  變截面箱形梁剪力滯的差分解法  §2.6  箱形懸臂梁的負(fù)剪力滯效應(yīng)    2.6.1  箱形懸臂梁剪力滯效應(yīng)的變分解答    2.6.2  應(yīng)用平面有限元的分析    2.6.3  負(fù)剪力滯效應(yīng)的影響因素第3章  箱形梁的剛性扭轉(zhuǎn)  §3.1  箱形梁的自由扭轉(zhuǎn)    3.1.1  單室箱梁的自由扭轉(zhuǎn)    3.1.2  多室箱梁的自由扭轉(zhuǎn)    3.1.3  分離式的多室箱梁自由扭轉(zhuǎn)    3.1.4  自由扭轉(zhuǎn)的縱向位移  §3.2  箱形梁的約束扭轉(zhuǎn)    3.2.1  約束扭矩正應(yīng)力    3.2.2  約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力    3.2.3  確定扭轉(zhuǎn)中心的位置    3.2.4  約束扭轉(zhuǎn)的微分方程及其解    3.2.5  約束扭轉(zhuǎn)公式推導(dǎo)小結(jié)與討論    3.2.6  簡支梁的扭轉(zhuǎn)分析    3.2.7  連續(xù)梁的扭轉(zhuǎn)分析    3.2.8  算例  §3.3  差分法解變截面箱梁約束扭轉(zhuǎn)一    3.3.1  箱梁扭轉(zhuǎn)微分方程用差分表示    3.3.2  靜定問題的解    3.3.3  超靜定問題的解    3.3.4  算例第4章  箱形梁的畸變  §4.1  概述  §4.2  畸變荷載的分解與組合    4.2.1  垂直偏載    4.2.2  水平偏載    4.2.3  支點(diǎn)傾側(cè)（所謂三條腿）的畸變荷載.    4.2.4  畸變荷載的組合  §4.3  等截面箱形梁的畸變微分方程推導(dǎo)    4.3.1  各板元平面力系    4.3.2  各板元平面外力系    4.3.3  單室矩形箱梁的畸變微分方程    4.3.4  梯形截面箱形梁的畸變    4.3.5  雙室矩形截面箱形梁的畸變  §4.4  畸變應(yīng)力計(jì)算    4.4.1  彈性地基梁比擬法（BEF相似法）的應(yīng)用    4.4.2  用初參數(shù)法作箱形梁畸變值影響線    4.4.3  應(yīng)用影響線求畸變值    4.4.4  算例  §4.5  等代梁法求變截面箱形梁的畸變應(yīng)力    4.5.1  角點(diǎn)鉸接的折板式箱形結(jié)構(gòu)分析    4.5.2  框架抵抗畸變作用的分析    4.5.3  等代梁的撓曲微分方程    4.5.4  實(shí)際應(yīng)用及推廣    4.5.5  等代梁撓曲微分方程的求解    4.5.6  算例第5章  箱形梁的橫向內(nèi)力  §5.1  概述  §5.2  框架分析法  §5.3  等截面箱形梁的橫向內(nèi)力    5.3.1  加支承的框架分析    5.3.2  支承釋放的結(jié)構(gòu)分析    5.3.3  內(nèi)力疊加    5.3.4算例  §5.4  單對稱及雙對稱矩形箱梁的橫向內(nèi)力    5.4.1  單對稱矩形箱梁    5.4.2  雙對稱矩形箱梁  §5.5  變截面箱形梁的橫向內(nèi)力    5.5.1  對稱荷載作用的內(nèi)力分析    5.5.2  反對稱荷載作用的內(nèi)力分析    5.5.3  內(nèi)力疊加第6章  箱形梁（板殼）問題有限元法  §6.1  箱梁（板殼）單元剛度矩陣的組成    6.1.1  平面應(yīng)力狀態(tài)    6.1.2  彎扭應(yīng)力狀態(tài)    6.1.3  組合應(yīng)力狀態(tài)  §6.2  坐標(biāo)轉(zhuǎn)換第7章簡支箱梁有限條法  §7.1  板條平面剛度矩陣  §7.2  板條撓曲剛度矩陣  §7.3  箱梁殼條剛度矩陣的組成  §7.4  箱梁殼條相應(yīng)的節(jié)線荷載    7.4.1  條元平面相應(yīng)荷載矩陣    7.4.2  條元撓曲相應(yīng)荷載矩陣  §7.5  坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換  §7.6  條元應(yīng)力的計(jì)算    7.6.1  條元平面應(yīng)力    7.6.2  條元撓扭力矩  §7.7  平面應(yīng)力板條計(jì)算機(jī)程序    7.7.1  平面應(yīng)力條公式    7.7.2  程序框圖  §7.8  簡支箱梁有限條法程序設(shè)計(jì)第8章  帶隔板的連續(xù)箱梁有限條法分析  §8.1  有限條法一柔度法聯(lián)合解問題  §8.2  柔性隔板的分析    8.2.1  平面應(yīng)力狀態(tài)隔板    8.2.2  加勁支架形隔板  §8.3  理論計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果分析第9章  變截面彎箱梁分析的有限段剛度法  §9.1  概述  §9.2  薄壁曲線箱梁彈性變形能計(jì)算    9.2.1  法向應(yīng)變能    9.2.2  剪切應(yīng)變能    9.2.3  框架抗畸變應(yīng)變能    9.2.4  畸變轉(zhuǎn)角產(chǎn)生的附加曲率與彎矩Mx耦聯(lián)應(yīng)變能    9.2.5  彈性應(yīng)變能計(jì)算    9.2.6  彈性控制微分方程  §9.3  薄壁曲線箱梁總剛度方程  §9.4  薄壁曲線箱梁的彎曲、剪力滯及約束扭轉(zhuǎn)的剛度法分析    9.4.1  微分方程組的邊界條件    9.4.2  單剛元素分析    9.4.3  等效節(jié)點(diǎn)荷載    9.4.4  曲梁單元的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換    9.4.5  幾何邊界條件    9.4.6  彎曲、剪力滯及約束扭轉(zhuǎn)剛度法分析的程序設(shè)計(jì)  §9.5  彎箱梁畸變分析的剛度法    9.5.1  分析箱形梁畸變的方法    9.5.2  彎箱梁畸變微分方程    9.5.3  與彈性地基梁微分方程的比擬關(guān)系    9.5.4  彎箱梁畸變分析的單元剛度矩陣    9.5.5  等效節(jié)點(diǎn)荷載    9.5.6  邊界條件及橫隔板的處理    9.5.7  彎箱梁畸變分析剛度法程序設(shè)計(jì)    9.5.8  薄壁曲梁撓曲扭轉(zhuǎn)分析的剛度法主程序設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　概論　　§1.1　箱形截面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其應(yīng)用1.1.1　箱形截面的特點(diǎn)箱形截面具有良好的結(jié)構(gòu)性能，因而在現(xiàn)代各種橋梁中得到廣泛應(yīng)用。　　1.箱形截面的優(yōu)點(diǎn)　?。?）截面抗扭剛度大，結(jié)構(gòu)在施工與使用過程中都具有良好的穩(wěn)定性；　?。?）頂板和底板都具有較大的混凝土面積，能有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋的要求，適應(yīng)具有正負(fù)彎矩的結(jié)構(gòu)，如連續(xù)梁等；　?。?）適應(yīng)現(xiàn)代化施工方法的要求，如懸臂施工法、頂推法等，這些施工方法要求截面必須具備較厚的底板；　?。?）承重結(jié)構(gòu)與傳力結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使各部件共同受力，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效果，同時截面效率高，并適合預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)空間布束，更能收到經(jīng)濟(jì)效果；　?。?）對于寬橋，由于抗扭剛度大，跨中無需設(shè)置橫隔板就能獲得滿意的荷載橫向分布；　?。?）適合于修建曲線橋，具有較大適應(yīng)性；　　（7）能很好適應(yīng)布置管線等公共設(shè)施?！　?.箱形截面之小足　　顯然，箱形截面也存在一些不足之處，需要引起設(shè)計(jì)者的充分重視。如箱形截面屬薄壁結(jié)構(gòu)，除受力鋼筋外，還需配置大量構(gòu)造鋼筋，這對于中等跨徑的橋梁，有時會導(dǎo)致用鋼量比工字形或T形截面增多。而對于大跨徑橋梁，由于箱形截面是實(shí)腹式梁，比起空腹式的桁架結(jié)構(gòu)自重大。減輕自重是大跨徑橋梁的重要課題，在設(shè)計(jì)時必須采取措施減輕自重，以節(jié)省材料，使造價經(jīng)濟(jì)。近年來由于三向（即縱向、橫向、豎向）預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用，可以采用薄壁、少肋的所謂寬箱截面，收到良好的經(jīng)濟(jì)效果。

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