波形钢腹板钢—混组合箱梁施工阶段开口钢箱弯扭分析
发布时间：2022-12-08 05:43
本文基于Vlasov经典开口薄壁梁理论、薄壁杆件结构力学、Timoshenko梁理论及有限元软件针对波形钢腹板钢-混组合箱梁施工阶段开口钢箱的弯曲扭转性能进行相关探索,主要研究内容及结果如下:（1）以Vlasov经典开口薄壁梁理论为基础,参考Timoshenko梁理论分析剪切变形的思路,推导了考虑剪切变形时开口薄壁梁的位移场,得到了开口薄壁梁仅发生弯曲变形、仅发生扭转变形时的控制微分方程及其剪切变形修正系数。（2）将本文提出的考虑剪切变形影响的开口薄壁梁弯曲分析方法运用到波形钢腹板钢混组合箱梁施工阶段开口钢箱的弯曲分析中,针对腹板纵向刚度对开口钢箱弯曲分析的影响,采用两种方法（考虑腹板纵向刚度和不考虑腹板纵向刚度）对简支边界条件下作用均布线荷载的开口钢箱的弯曲正应力、剪应力、挠度进行分析求解,并与ANSYS计算结果做对比,验证了拟平截面假定在开口钢弯曲分析中的适用性及本文分析方法的合理性。（3）在本文提出的考虑剪切变形时开口薄壁梁的约束扭转分析方法的基础上,参考薄壁杆件结构力学,推导了考虑开口钢箱横隔板效应的约束扭转控制微分方程,并对简支边界条件下承担均布扭矩的开口钢箱的约束扭转进行了...
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 波形钢腹板钢-混组合箱梁的发展概述
1.2 波形钢腹板钢-混组合箱梁的基本特点
1.2.1 传统混凝土箱梁的缺点
1.2.2 波形钢腹板钢-混组合箱梁的优点
1.2.3 波形钢腹板钢-混组合箱梁的缺点
1.3 波形钢腹板钢-混组合箱梁国内外研究动态
1.4 开口薄壁梁的力学特性及国内外研究动态
1.4.1 开口薄壁梁的定义
1.4.2 开口薄壁梁的基本概念
1.4.3 国内外研究动态
1.5 波形钢腹板钢-混组合箱梁施工阶段简介
1.5.1 施工过程
1.5.2 开口钢箱的构造特点
1.5.3 开口钢箱承担的荷载及力学特点
1.6 本文研究的主要任务及目的
2 考虑剪切变形时的开口薄壁梁弯扭分析方法
2.1 基本假定
2.2 位移场的建立
2.3 弯曲效应分析
2.3.1 弯曲正应力
2.3.2 弯曲的微分方程
2.3.3 弯曲剪力流
2.3.4 弯曲剪切变形的修正
2.4 约束扭转分析
2.4.1 翘曲正应力及双力矩
2.4.2 二次剪力流及二次扭矩
2.4.3 自由翘曲扭转剪应力及自由翘曲扭矩
2.4.4 约束剪切转角和约束扭转剪切系数
2.4.5 约束扭转的微分方程
2.5 开口薄壁梁的扇性几何特性
2.6 本章小结
3 波形钢腹板钢-混组合箱梁施工阶段开口钢箱弯扭分析
3.1 截面几何特性
3.1.1 钢底板等效换算
3.1.2 腹板等效换算
3.1.3 弯曲剪切变形修正系数计算
3.1.4 截面主扇性坐标计算
3.2 不考虑腹板纵向刚度时开口钢箱的弯曲分析
3.2.1 基本假定
3.2.2 弯曲正应力和剪应力
3.2.3 开口钢箱弯曲分析时的控制微分方程及初参数解
3.2.4 均布线荷载作用下简支开口钢箱弯曲的解析解
3.3 考虑腹板纵向刚度时开口钢箱的弯曲分析
3.3.1 弯曲正应力及剪应力
3.3.2 微分方程及初参数解
3.3.3 简支边界条件下开口钢箱弯曲效应的解析解
3.4 波形钢腹板钢-混组合箱梁施工阶段开口钢箱约束扭转分析
3.4.1 荷载的简化与分解
3.4.2 翘曲正应力和双力矩
3.4.3 二次剪力流和二次扭矩
3.4.4 自由翘曲扭矩及其剪应力
3.4.5 约束扭转剪切系数及控制微分方程
3.4.6 横隔板效应
3.4.7 控制微分方程的解
3.4.8 开口钢箱约束扭转的简化算法
3.5 算例分析
3.5.1 截面等效及截面特性计算
3.5.2 开口钢箱仅发生弯曲变形时的理论解
3.5.3 开口钢箱仅发生扭转变形时的理论解
3.5.4 ANSYS仿真建模
3.5.5 模型正确性的验证
3.5.6 ANSYS仿真分析与理论分析的对比验证
3.5.7 算例小结
3.6 本章小结
4 波形钢腹板曲线钢-混组合箱梁施工阶段开口钢箱的弯扭分析
4.1 基本假定
4.2 曲线梁位移之间的耦合
4.3 曲线开口钢箱的总势能
4.3.1 弯曲应变能
4.3.2 约束扭转应变能
4.3.3 外力势能
4.4 控制微分方程
4.5 控制微分方程的数值解
4.5.1 曲线开口钢箱位移的数值解
4.5.2 曲线开口钢箱截面内力及应力的数值解
4.6 算例
4.6.1 ANSYS仿真建模
4.6.2 ANSYS仿真分析模型正确性验证
4.6.3 ANSYS分析结果与理论分析结果的对比
4.7 圆心角对曲线开口钢箱弯扭性能分析的影响
4.7.1 圆心角探讨范围的设定
4.7.2 曲线开口钢箱与等跨长直线开口钢箱的对比
4.8 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3713670
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 波形钢腹板钢-混组合箱梁的发展概述
1.2 波形钢腹板钢-混组合箱梁的基本特点
1.2.1 传统混凝土箱梁的缺点
1.2.2 波形钢腹板钢-混组合箱梁的优点
1.2.3 波形钢腹板钢-混组合箱梁的缺点
1.3 波形钢腹板钢-混组合箱梁国内外研究动态
1.4 开口薄壁梁的力学特性及国内外研究动态
1.4.1 开口薄壁梁的定义
1.4.2 开口薄壁梁的基本概念
1.4.3 国内外研究动态
1.5 波形钢腹板钢-混组合箱梁施工阶段简介
1.5.1 施工过程
1.5.2 开口钢箱的构造特点
1.5.3 开口钢箱承担的荷载及力学特点
1.6 本文研究的主要任务及目的
2 考虑剪切变形时的开口薄壁梁弯扭分析方法
2.1 基本假定
2.2 位移场的建立
2.3 弯曲效应分析
2.3.1 弯曲正应力
2.3.2 弯曲的微分方程
2.3.3 弯曲剪力流
2.3.4 弯曲剪切变形的修正
2.4 约束扭转分析
2.4.1 翘曲正应力及双力矩
2.4.2 二次剪力流及二次扭矩
2.4.3 自由翘曲扭转剪应力及自由翘曲扭矩
2.4.4 约束剪切转角和约束扭转剪切系数
2.4.5 约束扭转的微分方程
2.5 开口薄壁梁的扇性几何特性
2.6 本章小结
3 波形钢腹板钢-混组合箱梁施工阶段开口钢箱弯扭分析
3.1 截面几何特性
3.1.1 钢底板等效换算
3.1.2 腹板等效换算
3.1.3 弯曲剪切变形修正系数计算
3.1.4 截面主扇性坐标计算
3.2 不考虑腹板纵向刚度时开口钢箱的弯曲分析
3.2.1 基本假定
3.2.2 弯曲正应力和剪应力
3.2.3 开口钢箱弯曲分析时的控制微分方程及初参数解
3.2.4 均布线荷载作用下简支开口钢箱弯曲的解析解
3.3 考虑腹板纵向刚度时开口钢箱的弯曲分析
3.3.1 弯曲正应力及剪应力
3.3.2 微分方程及初参数解
3.3.3 简支边界条件下开口钢箱弯曲效应的解析解
3.4 波形钢腹板钢-混组合箱梁施工阶段开口钢箱约束扭转分析
3.4.1 荷载的简化与分解
3.4.2 翘曲正应力和双力矩
3.4.3 二次剪力流和二次扭矩
3.4.4 自由翘曲扭矩及其剪应力
3.4.5 约束扭转剪切系数及控制微分方程
3.4.6 横隔板效应
3.4.7 控制微分方程的解
3.4.8 开口钢箱约束扭转的简化算法
3.5 算例分析
3.5.1 截面等效及截面特性计算
3.5.2 开口钢箱仅发生弯曲变形时的理论解
3.5.3 开口钢箱仅发生扭转变形时的理论解
3.5.4 ANSYS仿真建模
3.5.5 模型正确性的验证
3.5.6 ANSYS仿真分析与理论分析的对比验证
3.5.7 算例小结
3.6 本章小结
4 波形钢腹板曲线钢-混组合箱梁施工阶段开口钢箱的弯扭分析
4.1 基本假定
4.2 曲线梁位移之间的耦合
4.3 曲线开口钢箱的总势能
4.3.1 弯曲应变能
4.3.2 约束扭转应变能
4.3.3 外力势能
4.4 控制微分方程
4.5 控制微分方程的数值解
4.5.1 曲线开口钢箱位移的数值解
4.5.2 曲线开口钢箱截面内力及应力的数值解
4.6 算例
4.6.1 ANSYS仿真建模
4.6.2 ANSYS仿真分析模型正确性验证
4.6.3 ANSYS分析结果与理论分析结果的对比
4.7 圆心角对曲线开口钢箱弯扭性能分析的影响
4.7.1 圆心角探讨范围的设定
4.7.2 曲线开口钢箱与等跨长直线开口钢箱的对比
4.8 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3713670
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3713670.html
