剪力滞后的分析

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如:在结构设计中往往全长加密角柱箍筋,目的之一就是增加角柱的抗剪能力,增加延性。

1、剪力滞后现象越严重,框筒结构的整体空间作用越弱;

2、剪力滞后的大小与梁的刚度、柱距、结构长宽比等有关。梁刚度越大、柱距越小、结构长宽比越小,剪力滞后越小;

3、框筒结构的整体空间作用只有在结构高宽较大时才能发挥出来。此外梁柱的刚度比、平面形状及建筑物高宽比影响很大。概念设计时一定考虑全剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象,小至一个构件,大至一栋超高层建筑,都会有剪力滞后现象。剪力滞后,有时也叫剪切滞后,从力学本质上说,是圣维南原理,它严格地符合弹性力学的三大方程,即几何方程、物理方程、平衡方程。具体表现是,在某一局部范围内,剪力所能起的作用有限,所以正应力分布不均匀,把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后。剪力滞后效应通常出现在T型、工型和闭合薄壁结构中如筒结构和箱梁,在这些结构中通常把整体结构看成一个箱形的悬臂构件。当结构水平力作用下,主要反应是一种应力不均匀现象,柱子之间的横梁会产生沿着水平力方向的剪切变形,从而引起弯曲时远离肋板的翼板的纵向位移滞后于肋板附近的纵向位移,从而使得翼缘框架中各柱子的轴力不相等:远离腹板框架的柱轴力越来越小,翼缘框架中各柱轴力呈抛物线形,同时腹板框架中柱子的轴力也不是线性规律。这就是一种剪力滞后效应。当翼板与腹板交接处的正应力大于按初等梁的计算值,称为正剪力滞,反之为负剪力滞。忽略剪力滞效应的影响,就会低估箱梁腹板和翼板交接处的挠度和应力,从而导致不安全:如1969-1971年在欧洲不同地方相继发生了四起箱梁失稳或破坏事故。事故发生后,许多桥梁专家对桥梁的设计和计算方法进行了研究和分析,提出这四座桥的计算方法存在严重缺陷,其中一项就是设计中没有认真对待“剪力滞效应”,因此导致应力过分集中造成桥梁的失稳和局部破坏。又如广东省的佛陈大桥、乐从立交桥、江湾立交桥、顺德立交桥、文沙大桥等出现桥梁翼板横向裂缝,据资料显示其主要原因是未考虑剪力滞,致使实际应力大于设计应力,不能满足翼板承载力的要求而出现裂缝

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剪力滞后是指在剪应力作用下,材料的应变滞后于应力的变化。在材料受到剪力作用时,由于内部的分子结构和力学特性,材料的应变不能立即响应应力的变化,而存在一定的滞后现象。

剪力滞后的分析主要涉及以下几个方面:

1. 剪力滞后现象的描述:剪力滞后现象可以通过应力-应变曲线来描述。在剪应力作用下,初始时材料的应变很小,随着应力的增加,应变逐渐增加,但增加速度较慢,呈现出滞后的特点。当施加的应力达到一定值时,材料的应变才会迅速增加。

2. 剪力滞后的原因:剪力滞后是由材料内部的分子结构和力学特性所决定的。材料的分子结构在剪应力作用下会发生变形和重排,而这些变形和重排需要一定的时间。此外,材料中的摩擦力和粘滞效应也会导致剪力滞后。

3. 剪力滞后的影响:剪力滞后会导致材料在剪切过程中的行为表现出一定的迟滞性和非线性。这会对结构的稳定性和变形能力产生影响。在工程设计中,需要考虑剪力滞后对结构的影响,以确保结构的安全性和可靠性。

4. 剪力滞后的建模和分析方法:剪力滞后可以通过不同的数学模型进行描述和分析。常用的模型包括线性剪切模型、非线性剪切模型和粘滞模型等。这些模型可以用于预测材料在剪切过程中的应力-应变关系和变形行为。

总之,剪力滞后是材料在剪应力作用下,应变滞后于应力的变化的现象。对剪力滞后的分析可以帮助理解材料的变形行为和结构的响应特性,对工程设计和材料选择具有重要意义。

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