混合梁斜拉桥钢混结合段受力分析

发布时间：2017-10-23 01:01

  本文关键词：混合梁斜拉桥钢混结合段受力分析

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【摘要】：混合梁斜拉桥充分发挥利用了混凝土和钢材两种不同材料的特性而集诸多优点于一身,近年来在世界各地得以广泛应用。而作为混合梁斜拉桥的关键结构,钢混结合段需将钢梁段的内力有效合理地传递至混凝土梁段,其力学性能和传力机理也得到国内外学者的重点关注和研究。本文以乌江特大桥为工程背景,针对其无格室后承压板式钢混结合段进行了理论分析与试验研究,主要进行了以下几方面的工作:(1)介绍了混合梁斜拉桥的概念及其优点,回顾了混合梁斜拉桥的发展历程和应用现状,阐述了钢混结合段的构造分类和特点,并给出了钢混结合段位置选择的原则。(2)利用MIDAS有限元软件建立了乌江特大桥全桥有限元模型,对大桥进行了整体受力分析;通过对实桥钢混结合段的分析确定了模型选取标准组合工况及承载能力基本组合工况作为加载所用的试验工况,为后续模型试验的开展提供依据。(3)依据试验模型的设计原则确定并进行了乌江特大桥钢混结合段几何缩尺比为1:3的试验模型设计,阐述了试验模型的构造设计、测试方案设计以及加载方案设计。(4)采用ANSYS软件对钢混结合段试验模型进行了有限元分析,从理论上研究了钢混结合段的力学行为和应力水平,并为试验结果提供对比和参考,验证试验数据以及研究方法的准确性和有效性。(5)对试验数据以及有限元分析所得的计算数据加以对比,验证试验的可靠性;通过试验模型的位移测试对钢混结合段的刚度过渡平稳性进行了评估;对结构的承载能力进行了考察,分析了钢混结合段的应力分布规律,并对结构各部分的荷载分担比例以及传力机理进行了研究;借助有限元软件分析了钢混结合段在不同结构参数下的受力变化,并得出相关变化规律,从而对钢混结合段的构造设计原则提供了建议和参考。
【关键词】：混合梁斜拉桥 钢混结合段 模型试验 受力性能 传力机理
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.27
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 混合梁斜拉桥的发展现状11-16
• 1.1.1 斜拉桥概述11
• 1.1.2 混合梁斜拉桥简介11-12
• 1.1.3 混合梁斜拉桥的优点12
• 1.1.4 混合梁斜拉桥的发展概况12-16
• 1.2 混合梁斜拉桥钢混结合段的结构特性16-19
• 1.2.1 概述16
• 1.2.2 钢混结合段构造形式及特点16-18
• 1.2.3 钢混结合段位置的选择18-19
• 1.3 混合梁斜拉桥钢混结合段研究现状19-20
• 1.4 研究的工程背景20-22
• 1.5 本文主要研究内容22-24
• 第2章 乌江特大桥整体计算分析24-30
• 2.1 概述24
• 2.2 全桥杆系结构整体分析24-29
• 2.2.1 全桥有限元模型的建立24-25
• 2.2.2 实桥内力计算结果25-27
• 2.2.3 钢混结合段截面的内力结果及试验工况的确定27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 试验模型设计30-47
• 3.1 概述30
• 3.2 模型试验相关理论30-31
• 3.2.1 相似理论30-31
• 3.2.2 圣维南原理31
• 3.3 试验模型设计31-37
• 3.3.1 几何相似比的确定31-32
• 3.3.2 混凝土主梁设计32-33
• 3.3.3 钢梁段设计33-35
• 3.3.4 结合段设计35-36
• 3.3.5 普通钢筋设计36
• 3.3.6 预应力钢绞线设计36-37
• 3.4 试验模型测试方案设计37-40
• 3.4.1 应变测点布置37-39
• 3.4.2 变形测点布置39-40
• 3.5 试验模型加载方案设计40-46
• 3.5.1 加载装置40-41
• 3.5.2 试验荷载的确定41-44
• 3.5.3 加载方式44-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 试验模型有限元计算分析47-56
• 4.1 概述47
• 4.2 有限元模型建立47-48
• 4.2.1 单元类型47-48
• 4.2.2 材料特性48
• 4.2.3 边界条件48
• 4.2.4 计算荷载48
• 4.3 试验模型受力结果分析48-55
• 4.3.1 整体应力结果49
• 4.3.2 钢梁段应力结果49-54
• 4.3.3 混凝土应力结果54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 试验模型受力性能及传力机理分析56-73
• 5.1 概述56
• 5.2 试验模型应力实测值与计算值对比分析56-58
• 5.2.1 钢梁段应力对比分析56-57
• 5.2.2 混凝土梁段应力对比分析57-58
• 5.3 试验模型位移及刚度过渡平稳性分析58-59
• 5.3.1 纵向位移分析58-59
• 5.3.2 竖向位移及结构平稳性分析59
• 5.4 试验模型承载能力分析59-62
• 5.5 试验模型应力分布规律62-64
• 5.5.1 顶板应力分布63
• 5.5.2 腹板应力分布63-64
• 5.5.3 底板应力分布64
• 5.6 钢混结合段传力机理分析与研究64-65
• 5.6.1 钢混结合段传力机理研究方法64-65
• 5.6.2 钢混结合段内力分担及传力机理65
• 5.7 钢混结合段构造参数研究65-72
• 5.7.1 承压板厚度t对钢混结合段的影响65-68
• 5.7.2 钢梁过渡段厚度d对钢混结合段的影响68-70
• 5.7.3 钢混结合段结构构造设计70-72
• 5.8 本章小结72-73
• 结论与展望73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 附录A（攻读硕士学位期间所发表的学术论文）79

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本文编号：1080852