大跨度波纹钢腹板连续刚构桥局部应力分析

发布时间：2017-08-15 15:19

  本文关键词：大跨度波纹钢腹板连续刚构桥局部应力分析

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【摘要】：波形钢腹板组合箱梁是桥梁结构发展的主要方向之一,它能够分别充分利用混凝土和钢材的力学性能。零号块、转向块、锚固块是刚构—连续组合梁桥的相对关键部位,故对这些部位进行详细的应力计算分析,从而为设计出合理的、安全的零号块、转向块和锚固块提出合理建议已成为一个重要的工程问题。以兰州北环小砂沟大桥为工程背景,对大跨度波形钢腹板箱梁桥的主要特性进行了理论研究。首先介绍有限元基本原理以及建模方法,之后利用有限元软件ANSYS建立零号块、转向块、锚固块有限元模型,对其进行施工阶段短暂工况以及运营阶段持久工况应力分析。Zuihou给出分析结论及建议,对施工设计提供一定的参考。计算结果表明：零号块的主要受拉区域为横隔板,且横隔板处于三向拉应力状态,零号块的顶板、腹板、底板主要表现为受压,其中较大压应力分布在顶板和腹板上半部分,顶板处于三向压应力状态,结构受力性能较好；对于转向块,除了转向孔洞削弱以及转向块四个角点因此产生应力集中以外,其余结构均满足规范要求；除应力集中以外,转向块较大应力主要分布在上下缘,所以应做好局部加强；锚固块除锚固槽口棱角附近和体外预应力孔道边缘产生应力集中,其余地方均满足规范要求。锚固块较大拉应力主要分布在箱梁突变截面的预应力孔道周围,较大的压应力主要分布在锚垫板下面以及槽口底面锚垫板周围,该部位在设计时应特别注意局部加强。
【关键词】：波形钢腹板 局部应力 零号块 锚固块 转向块
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.5;U448.23
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 波形钢腹板组合箱梁桥概述10
• 1.2 波形钢腹板组合箱梁的特点10-11
• 1.3 波形钢腹板组合箱梁桥发展现状11-12
• 1.4 波形钢腹板箱梁桥的研究现状12-15
• 1.4.1 波形钢腹板箱梁桥国外研究现状12-13
• 1.4.2 波型钢腹板箱梁桥的国内研究现状13-15
• 1.5 主要研究内容15-17
• 第2章 有限元分析基本原理及建模方法17-27
• 2.1 基本概念17
• 2.2 有限元法基本原理17-23
• 2.2.1 有限元单元力学分析18-21
• 2.2.2 刚度矩阵21-22
• 2.2.3 边界条件22-23
• 2.3 建模准备23-24
• 2.3.1 明确结构分析的目的和要求23
• 2.3.2 选择合适的计算程序23
• 2.3.3 选择合适的单元23-24
• 2.4 建模方法24-26
• 2.4.1 选择单元类型24-25
• 2.4.2 进行结构离散25
• 2.4.3 确定边界条件25
• 2.4.4 进行加载并求解25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 零号块有限元分析27-42
• 3.1 分析思路27-28
• 3.2 零号块有限元模型建立28-33
• 3.2.1 单元类型的选择28-29
• 3.2.2 实体建模29
• 3.2.3 单元网格的划分29-30
• 3.2.4 边界约束条件30-31
• 3.2.5 工况与荷载施加31-33
• 3.2.6 预应力的建立33
• 3.3 零号块计算分析33-40
• 3.3.1 施工工况33-35
• 3.3.2 运营最大负弯矩工况35-37
• 3.3.3 运营最大剪力工况37-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第4章 转向块有限元分析42-57
• 4.1 建模分析思路42
• 4.2 计算依据42
• 4.3 材料参数取值42-43
• 4.4 转向块计算模型43-49
• 4.4.1 管道压力大小的确定44-46
• 4.4.2 计算荷载工况46-48
• 4.4.3 边界条件的设置48-49
• 4.5 计算结果分析49-56
• 4.5.1 正截面拉应力验算49-51
• 4.5.2 斜截面主拉应力验算51-52
• 4.5.3 压应力和主压应力验算52-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 锚固块有限元分析57-68
• 5.1 建模分析思路57
• 5.2 材料参数取值57-58
• 5.3 锚固块计算模型58-62
• 5.3.1 锚固压力大小的确定59-60
• 5.3.2 计算工况与边界设置60-62
• 5.4 计算结果分析62-67
• 5.4.1 最小剪力工况62-65
• 5.4.2 最大剪力工况65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 研究的意义及结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 个人简历74

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本文编号：678869