波形钢腹板组合箱梁结构分析方法研究
本文选题:波形钢腹板 + 组合结构 ; 参考:《浙江大学》2015年硕士论文
【摘要】:波形钢腹板组合箱梁的一个显著的结构特点是它的腹板纵向刚度很小,导致其弯曲变形时平截面假设失效。因此,传统基于梁理论的解析法难以应用,目前对这类结构进行分析时常采用空间有限元方法。然而,空间有限元的建模费时费力,设计阶段的分析十分不便。 为此,本文开发了一种4节点12个自由度的新单元,可方便地对波形钢腹板组合箱梁进行整体的静力和动力分析。该单元根据波形钢腹组合箱梁的几何和弯曲变形特点,把波形钢腹板模拟为正交各向异性的等厚度板,将混凝土顶、底板视为欧拉梁。在此基础上,提出了相应的位移模式,并导出了其单元刚度矩阵和一致质量矩阵。最后给出了数值算例,经与经典梁理论和大型通用有限元软件结果对比,结果表明,本文单元能够准确地模拟波形钢腹板组合箱梁的受力特性,而与三维空间有限元模型相比,则大大降低了计算工作量,是一种实用性强的设计和分析方法。
[Abstract]:A remarkable structural feature of a corrugated steel web composite box girder is that the longitudinal stiffness of its web plate is very small, which results in the failure of the assumption of plane section during bending deformation. Therefore, the traditional analytical method based on beam theory is difficult to be applied. At present, spatial finite element method is often used in the analysis of this kind of structures. However, the modeling of spatial finite element is time-consuming and laborious, and the analysis of design stage is very inconvenient. In this paper, a new 4-node and 12-DOF element is developed, which can be used to analyze the whole static and dynamic behavior of the composite box girder with corrugated steel webs. According to the geometric and bending characteristics of the corrugated steel web composite box girder, the corrugated steel web plate is simulated as an orthotropic plate of equal thickness, and the concrete top and bottom slab is regarded as an Euler beam. On this basis, the corresponding displacement model is proposed, and its element stiffness matrix and uniform mass matrix are derived. Finally, a numerical example is given. By comparing with the classical beam theory and the results of large scale finite element software, the results show that the element in this paper can accurately simulate the mechanical characteristics of the composite box girder with corrugated steel webs, but compared with the three-dimensional finite element model. It is a practical design and analysis method.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U441;U448.213
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,本文编号:2011826
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