波形钢腹板曲线简支箱梁桥解析法初探

发布时间：2017-03-27 21:19

  本文关键词：波形钢腹板曲线简支箱梁桥解析法初探，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：波形钢腹板PC组合箱梁起源于上世纪八十年代,属于一种新型组合结构。随着体外预应力技术的应用,这种混凝土、钢材组合结构得到了快速的发展。波形钢腹板—PC组合箱梁在受力后,能够充分发挥两种材料各自的优点:混凝土顶、底板承担弯矩,而波形钢腹板承担剪力,使两种材料得到了充分的利用。这种新型截面形式在弯曲、扭转、翘曲和剪切受力性能上均具有其自身的特殊性,与普通PC箱梁有一定的差别。由于曲线梁的弯扭耦合作用,需要截面具有较强的抗扭刚度,而波纹钢腹板组合箱梁较普通PC箱梁抗扭刚度有所降低,两者特性相结合,具有重要的研究价值。本文在前人成果的基础上,主要完成了以下工作:1收集并查阅了相关文献,了解并列举了波形钢腹板箱梁的发展历史,及特点,概述了国内外学者对于这种组合结构的研究现状及现阶段的应用。2总结前人研究成果,列举了波形钢腹板组合体系的受力特性,列举了结构在不同外力作用下的力学特征,如轴向受力、弯曲、剪切及扭转特性,并通过位移及刚度等效法,推导了波形钢腹板纵向等效弹性模量的计算公式。3.对比曲线梁与直线梁的受力特点,总结了曲率对梁体结构相关参数及受力特点的影响,并通过几何关系,计算了由曲率引起的波形钢腹板参数变化,这种影响不利于结构抗剪,但曲线半径大于300米时,可以忽略。通过理论计算,对比单箱单室与单箱多室截面的抗扭刚度。4通过能量法,在选择适当的位移函数的基础上,推导了简支曲线梁受到沿梁长变化线荷载及扭矩下的微分方程,计算了其应力、位移的解析解。5.为了验证微分方程,建立算例箱梁,并使用大型有限元软件ANSYS建模,计算波形钢腹板PC组合曲线梁跨中应力、位移变化,对比了解析解与数值解,验证了微分方程的正确性。
【关键词】：波形钢腹板 弯扭耦合 正交各向异性板 ANSYS 能量法
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U448.217
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 波形钢腹板PC组合箱梁简介8-12
• 1.1.1 波形钢腹板发展8-9
• 1.1.2 波形钢腹板的特点9-10
• 1.1.3 波形钢腹板的应用10-12
• 1.2 波形钢腹板组合箱梁研究现状12-14
• 1.3 主要研究工作14-15
• 2 波形钢腹板组合箱梁与曲线梁理论基础15-28
• 2.1 力学性能15-26
• 2.1.1 轴向力学性能15-18
• 2.1.2 弯曲受力特性18-20
• 2.1.3 剪切受力特性20-24
• 2.1.4 扭转受力特性24-26
• 2.2 曲线梁桥的构造和力学性能26
• 2.2.1 曲线梁桥的受力特点26
• 2.2.2 平面曲线梁的计算理论26
• 2.3 小结26-28
• 3 波形刚腹板曲线桥的特征28-38
• 3.1 波形刚腹板在曲线桥中的相关参数28-32
• 3.1.1 波形钢腹板曲线桥参数研究28-29
• 3.1.2 波形钢腹板曲线桥参数与曲率的关系29-32
• 3.2 波形钢腹板曲线桥的截面特征32-36
• 3.2.1 单箱单室截面32-33
• 3.2.2 单箱多室截面33-36
• 3.3 小结36-38
• 4 能量法推导曲梁数值解38-50
• 4.1 基本假定38-39
• 4.2 翘曲位移函数的选择39-40
• 4.3 微分方程40-46
• 4.4 简支曲箱梁解析解46-50
• 5 算例50-57
• 5.1 算例尺寸50
• 5.2 相关参数计算50-55
• 5.2.1 截面几何性质50-55
• 5.2.2 相关参数计算55
• 5.3 小结55-57
• 6 ANSYS模型建立57-70
• 6.1 有限元计算软件ANSYS57
• 6.2 有限元模型57-61
• 6.2.1 有限元计算步骤57
• 6.2.2 ANSYS建立曲线桥的相关单元特性57-58
• 6.2.3 模型的建立58-60
• 6.2.4 模型约束条件60-61
• 6.3 微分方程与有限元模型验证61-62
• 6.4 工况分析62-69
• 6.4.1 工况一62-64
• 6.4.2 工况二64-66
• 6.4.3 工况三66-68
• 6.4.4 各工况支反力68-69
• 6.5 小结69-70
• 7 结论与展望70-72
• 7.1 结论70-71
• 7.2 展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 附录A 曲梁解析解计算书76-82
• 攻读学位期间的研究成果82

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