轨道交通槽型梁—钢桁组合桥静力行为研究

发布时间：2017-08-03 14:22

  本文关键词：轨道交通槽型梁—钢桁组合桥静力行为研究

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【摘要】：槽型梁-钢桁组合桥是一种新型钢混组合结构桥,这种结构兼备了槽型梁建筑高度低、降噪能力强以及钢桁梁自重轻、施工方便的优点,在城市轨道交通跨线桥方面具有广阔的应用前景。目前这种组合桥的研究尚不成熟,对组合节点的研究也处于起步阶段。本文采用有限元法对槽型梁-钢桁组合桥的全桥受力性能、设计参数敏感性、剪力滞效应以及桁架组合节点进行了数值模拟,主要完成了以下工作：(1)综述了槽型梁、下承式桁架桥以及组合槽型梁的国内外发展研究现状,概述了槽型梁-钢桁组合桥研究中存在的不足,提出了本文的研究意义和内容。(2)论述了复杂结构桥梁内力分析理论,确定了文中用到的各种参数模型。(3)采用ANSYS有限元软件分析了槽型梁-钢桁组合桥全桥在三种荷载工况下的静力行为,验证了结构的可行性,分析了结构设计参数对槽型梁-钢桁组合桥的影响,并给出了参数设计建议：建议高跨比为1/5.5、不添加竖杆、横梁厚度0.7-0.85m、纵梁高度可根据桁架杆件的安全储备适当调整。(4)对比分析了带横梁和不带横梁简支槽型梁的剪力滞效应、槽型梁-钢桁组合桥与简支槽型梁的剪力滞效应,结果表明：横梁可以较大程度的改善其所在截面处的剪力滞效应,但对其它截面的剪力滞效应无明显改善。槽型梁的剪力滞效应,只与作为受弯构件本身的槽型梁截面构造有关。当槽型梁作为受弯构件与其它构件组合形成新结构时,它的剪力滞效应基本不受影响。(5)对桁架耳板式组合节点进行了非线性分析,得出了耳板式组合节点的极限承载力、应力分布、裂缝发展规律以及破坏形式。本文的研究内容和结论为城市轨道交通槽型梁-钢桁组合桥的设计提供了一定的理论支持和技术参考。
【关键词】：槽型梁-钢桁组合桥 静力行为 参数敏感性 剪力滞 组合节点
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 国内外研究发展现状13-20
• 1.2.1 轨道交通槽型梁研究发展现状13-16
• 1.2.2 下承式组合桁架桥研究发展现状16-18
• 1.2.3 槽型梁-钢桁组合桥研究发展现状18-20
• 1.3 本文的研究目的和意义20-21
• 1.4 本文的研究内容21-22
• 2 复杂结构桥梁内力分析理论22-34
• 2.1 复杂结构桥梁空间内力有限元分析理论22-25
• 2.1.1 有限元数值分析离散模型23-25
• 2.1.2 全桥离散模型基本假定25
• 2.2 槽型梁剪力滞分析理论25-29
• 2.2.1 剪力滞基本概念25-26
• 2.2.2 槽型梁剪力滞计算理论26-29
• 2.3 复杂结构非线性分析理论29-33
• 2.3.1 材料本构模型30-31
• 2.3.2 非线性分析求解方法31-32
• 2.3.3 非线性求解收敛标准32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 槽型梁-钢桁组合桥全桥有限元受力分析34-72
• 3.1 ANSYS有限元软件简介34
• 3.2 槽型梁-钢桁组合桥概述34-37
• 3.2.1 结构尺寸36
• 3.2.2 材料特性36-37
• 3.3 有限元模型的建立37-43
• 3.3.1 槽型梁模型建立37-38
• 3.3.2 钢桁架模型建立38-39
• 3.3.3 预应力筋模型建立39-41
• 3.3.4 整体模型建立41-43
• 3.4 全桥整体有限元受力分析43-61
• 3.4.1 作用荷载及荷载工况43-44
• 3.4.2 工况Ⅰ：自重作用下的受力分析44-49
• 3.4.3 工况Ⅱ：自重和预应力作用下的受力分析49-55
• 3.4.4 工况Ⅲ：组合荷载作用下的受力分析55-60
• 3.4.5 受力分析小结60-61
• 3.5 槽型梁-钢桁组合桥敏感性分析61-69
• 3.5.1 桁架高度的影响61-63
• 3.5.2 桁架竖杆的影响63-65
• 3.5.3 横梁厚度的影响65-67
• 3.5.4 纵梁高度的影响67-69
• 3.5.5 敏感性分析小结69
• 3.6 本章小结69-72
• 4 槽型梁-钢桁组合桥剪力滞分析72-82
• 4.1 简支槽型梁剪力滞效应72-76
• 4.1.1 有限元计算模型72-74
• 4.1.2 剪力滞对比分析74-76
• 4.2 槽型梁-钢桁组合桥剪力效应76-81
• 4.2.1 有限元计算模型76-77
• 4.2.2 剪力滞对比分析77-81
• 4.3 本章小结81-82
• 5 槽型梁-钢桁组合节点非线性分析82-98
• 5.1 钢-混凝土组合节点类型82-84
• 5.1.1 钢箱式节点82
• 5.1.2 外接式节点82-83
• 5.1.3 耳板式节点83-84
• 5.2 组合节点弹性分析84-85
• 5.3 组合节点有限元模型的建立85-88
• 5.3.1 节点模型的建立86
• 5.3.2 材料本构关系86-87
• 5.3.3 荷载及边界条件的选取87-88
• 5.4 组合节点受力分析88-96
• 5.4.1 组合节点的极限承载力88-89
• 5.4.2 混凝土弦杆受力分析89-93
• 5.4.3 钢腹杆及节点板受力分析93-94
• 5.4.4 PBL剪力键受力分析94-96
• 5.5 本章小结96-98
• 6 结论与展望98-100
• 6.1 结论98-99
• 6.2 展望99-100
• 参考文献100-104
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果104-108
• 学位论文数据集108

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本文编号：614809