物理论文发表桥式封闭U型槽壳计算

　　摘要：主要写了桥式封闭U型槽壳计算，结构计算比较复杂，应根据不同荷载组合分段导出计算公式

　　关键词：U型槽壳

　　随着社会的发展，生产管理的需要，在渠道设计建设中管理道路是不可缺少的项目，在设计穿跨建筑物时考虑管理车辆通过是必然的。在山区渠道设计中U型渡槽上设交通管理桥是一种比较经济使用的结构形式。因此，在磁右渠改建设计中我们就采用着一结构形式。

　　U型渡槽上设交通管理桥形成一种封闭的箱形结构形式，与传统的U型渡槽形式显然不同，受力也不同，其内力计算比普通U型槽壳的计算复杂的多：普通U型渡槽的横断面计算仅有一个未知力、属于一次超静定问题;而代桥的U型槽壳的计算有四个未知力、属于高次超静定问题，求解过程比较复杂。下面就其横断面内力计算讨论如下：

　　图(一)为渡槽的横断面，有4个约束力，其中：τ为横断面的平均剪荷载，τ、为断面的抗扭剪荷载，R为从A点断开约束剪力，H为从A点断开水平约束弯矩，M为从A点断开约束弯矩。各力的求解方法如下：

　　取渡槽纵向长度的一段(1m)作为计算单元，横断面如图(一)所示，基本外荷载有：车重引起的活荷载p1、p2，自重g和水重q，由它们的不同组合所产生的左右两断面间的剪力差为Q。

　　1，荷载τ

　　由材料力学可知：τ=QS/J。由钢筋混凝土理论可知断面的纵向应力：受拉区应力由纵向钢筋承担，受压区应力由桥面上层混凝土承担，其它部位不承担正(向)应力。因此受拉纲筋与受压混凝土间的剪荷载τ成直线分布，故得：

　　τ=Q/2h (1)

　　断面内τ程对称分布，方向于槽壳轴线相同，桥面板内无剪荷载存在。

　　2，抗扭剪荷载τ、

　　不平衡力矩mp=L1p1—L2p2

　　设抗扭剪荷载τ’的在桥面以下的分布规律如图(一)所示，数值分布与τ相同，但方向两帮方向相反。由于τ’作用下断面内总水平力等于零，所以令桥面内的剪荷载也等于τ’(它只是为平衡桥面以下的水平力，分布形式与计算结果无关)。因此它应等于：

　　τ’=τmp/2mτ (2)

　　其中：mτ为断面一边，τ对断面D点的弯矩。

　　τ’的作用方向与mp相反。

　　3, 求A点约束力R

　　从A点断开，根据力法求解原理，解以下方程得剪力R:

　　δRAR+△Rp=0

　　R=-△Rp/δRA (3)

　　其中：R=1引起的垂直变位δR(单位变位)

　　δR=∫MR2ds (4)

　　MR为R=1时的弯矩; S为轴线长，应分段进行计算。

　　△Rp=∫MRMpds (5)

　　Mp为荷载引起的弯矩，它按荷载种类分别进行计算，按下式累加。

　　△Rp=△τ’A +△p1A +△p2A

　　△τ’A为抗扭剪荷载引起的垂直变位;△p1A 、△p2A为外荷载引起的垂直变位，它们按(5)分段进行计算。

　　4，A点水平约束力H和垂直约束力M的求解

　　{

　　根据力法求解原理，解以下方程组可得水平约束力H、和垂直约束力M

　　δH+δHM+ΔHp=0

　　δMH+δM+ΔMp=0 (4)

　　其中：δH=∫MH2ds

　　MH为H=1时的弯矩; S为轴线长。

　　M=1引起的垂直变位δM(单位变位)

　　δM=∫MM2ds

　　MM为M=1时的弯矩; S为轴线长。

　　δMH=δHM=∫MHMMds

　　δHM (单位变位)M=1引起A点的垂直变位;δMH (单位变位)H=1引起A点的角变位。

　　ΔHp为荷载作用下A点的水平变位：

　　△Rp=∫MHMpds (7)

　　空壳：ΔHp=ΔHgA+ΔHτA

　　满水：ΔHp=ΔHgA+ΔHqA+ΔHτA

　　仅计活载：ΔHp=ΔHpA+ΔHτA

　　ΔMp为荷载作用下A点的角变位：

　　△Rp=∫MMMpds (8)

　　空壳：ΔMp=ΔMgA+ΔMτA

　　满水：ΔMp=ΔMgA+ΔMqA+ΔMτA

　　仅计活载：ΔMp=ΔMpA+ΔMτA

　　τ按不同荷载组合进行计。

　　以上各值应按不同荷载组合，分段进行计算。

　　本结构计算比较复杂，应根据不同荷载组合分段导出计算公式。为了使计算清出，应列表进行计算。