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第47卷第5期铁道学报Vol.47No.5

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2025年5月JOURNALOFTHECHINARAILWAYSOCIETYMay22

文章编号：1001-8360(2025)05-0170-08

竖向反对称荷载作用下薄壁箱梁扭转与畸变耦联分析

张元海，周福成，魏彦红，辛梓豪

（兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070）

摘要：为了合理分析竖向反对称荷载作用下薄壁箱梁的受力性能，提出一种能够反映扭转与畸变翘曲变形耦联

影响的解析法。运用势能驻值原理建立反映翘曲变形耦联影响的4阶控制微分方程组，从总势能1阶变分的边

界项得到扭翘和畸翘双力矩表达式，进一步给出计算扭翘应力和畸翘应力的新公式。通过简支箱梁数值算例，对

比分析耦联性对广义内力、位移、应力的影响。研究结果表明：耦联性对扭翘和畸翘位移影响很小，但对扭翘和畸

翘双力矩影响很大；耦联性使关键截面的扭翘双力矩增大1.27倍，畸翘双力矩增大0.78倍，扭翘双力矩沿跨度

分布曲线由悬链线变为驼峰形曲线；考虑耦联影响后，关键截面的扭翘应力、畸翘应力、总翘曲应力分别减小

12.62%、1.76%、6.22%。考虑耦联影响求得的总翘曲应力解析解更接近于Ansys有限元数值解，建议按本文解

析法计算箱梁翘曲应力。

关键词：薄壁箱梁；扭转；畸变；能量变分法；耦联分析

中图分类号：U448.213文献标志码：Adoi:10.3969/j.issn.1001-8360.2025.05.018

CouplingAnalysisonTorsionandDistortionofThin-walledBox

GirdersSubjectedtoVerticalAntisymmetricLoad

ZHANGYuanhai,ZHOUFucheng,WEIYanhong,XINZihao

(SchoolofCivilEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070,China)

Abstract:Inordertoreasonablyanalyzethemechanicalperformanceofthin-walledboxgirderssubjectedtoverticalan-

tisymmetricload,ananalyticalmethodwasproposedwhichcanreflectthecouplingeffectbetweenthewarpingdeforma-

tionsoftorsionanddistortion.Afourth-ordergoverneddifferentialequationsystemreflectingthecouplingeffectofthe

warpingdeformationswasestablishedbyapplyingtheprincipleofstationarypotentialenergy.Theexpressionsforthebi-

momentsoftorsionalanddistortionalwarpingwereobtainedfromtheboundarytermsofthefirst-ordervariationoftheto-

talpotential