支座腐蚀对钢板梁桥屈曲和承载力的影响
发布时间：2021-06-17 04:43
为研究钢板梁桥支座处局部腐蚀对结构屈曲变形和承载力的影响,选取了加劲肋和腹板腐蚀与下翼缘和腹板腐蚀两种复合腐蚀类型,建立了钢板梁桥局部腐蚀的有限元模型.分析了不同腐蚀面积和厚度腐蚀率情况下的结构屈曲变形和承载力特征,讨论了各种情况下屈曲和承载力性能存在差异的原因,研究了加劲肋和下翼缘腐蚀对于结构变形和承载性能的影响.结果表明:加劲肋和下翼缘腐蚀均会导致腹板的屈曲幅度增大,但下翼缘腐蚀对腹板变形的影响更大;腐蚀面积和厚度腐蚀率的增加均会导致结构变形增大和承载力降低,但厚度腐蚀率的影响更大;相比于下翼缘腐蚀,加劲肋腐蚀时结构极限承载力和后屈曲承载力的降低程度更大.
【文章来源】：三峡大学学报(自然科学版). 2020,42(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图6 位移提取路径及其位移
采用ABAQUS进行建模分析,该模型基于单跨简支工字梁桥,由于试件钢板梁的几何对称性以及支座约束和跨中均布荷载也关于结构中心面对称,为了减少计算时间,故取工字梁的右半边进行研究,如图1所示.该模型梁长2 100 mm,梁宽300 mm,加劲肋健康厚度ts=8 mm,加劲肋间距为1 000 mm,腹板高度hw=1 000 mm,腹板健康厚度tw=4 mm,翼缘健康厚度tf=12 mm.有限元模型钢材根据GB/T714—2015《桥梁用结构钢》选用Q345qD,弹性模量E=2.1×105 MPa,泊松比υ=0.3,塑性数据设置为418,0;500,0.015 81;605,0.029 83;695,0.056;780,0.095;829,0.15;882,0.25;908,0.35,921,0.45;932,0.55;955,0.65;988,0.75;1 040,0.85.边界条件为限制支座处仅在x方向移动,以及绕z轴转动,约束对称面x方向的平动自由度和y与z方向的转动自由度.在板梁上翼缘的正中心施加均布荷载,荷载面积为150 mm×100 mm,荷载集度为1.25 MPa.采用C3D8R六面体单元和C3D10四面体单元进行网格混合划分,支座附近进行网格加密划分,支座附近外侧腹板往上100 mm和外侧下翼缘采用3 mm×3 mm×12.5 mm的六面体细化,将腐蚀部位即内腹板向上100 mm区域和下翼缘靠近加劲肋750mm区域以及加劲肋向上100 mm区域,采用3 mm六面体网格细化;腹板腐蚀区域向外50 mm设置四面体单元过渡区;其余均为35 mm六面体划分网格.
薄板在很小的应力下就发生屈曲,但在屈曲之后薄板仍然具有抵抗荷载的能力,甚至直到荷载超过其临界荷载时还可能处于平衡状态,不发生破坏.一般来说,结构失稳后的承载能力可能增加,也可能减小.超过临界状态之后的平衡状态称为后屈曲平衡状态,对应的承载力为后屈曲承载力.极值型屈曲是屈曲情况中主要的一种类型,其大致曲线如图2所示.极值点屈曲没有明显的分支点,但在变形途径中存在一个最大荷载值,称为极限承载力,达到最大荷载值之后变形会迅速增大,而荷载反而下降,稳定之后的荷载值称为后屈曲承载力.对于屈曲和后屈曲平衡状态的研究,可以采用Riks法[11].
【参考文献】：
硕士论文
[1]基于载荷条件的钢板梁桥结构设计与制造工艺研究[D]. 刘健.燕山大学 2015
本文编号：3234494
【文章来源】：三峡大学学报(自然科学版). 2020,42(05)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图6 位移提取路径及其位移
采用ABAQUS进行建模分析,该模型基于单跨简支工字梁桥,由于试件钢板梁的几何对称性以及支座约束和跨中均布荷载也关于结构中心面对称,为了减少计算时间,故取工字梁的右半边进行研究,如图1所示.该模型梁长2 100 mm,梁宽300 mm,加劲肋健康厚度ts=8 mm,加劲肋间距为1 000 mm,腹板高度hw=1 000 mm,腹板健康厚度tw=4 mm,翼缘健康厚度tf=12 mm.有限元模型钢材根据GB/T714—2015《桥梁用结构钢》选用Q345qD,弹性模量E=2.1×105 MPa,泊松比υ=0.3,塑性数据设置为418,0;500,0.015 81;605,0.029 83;695,0.056;780,0.095;829,0.15;882,0.25;908,0.35,921,0.45;932,0.55;955,0.65;988,0.75;1 040,0.85.边界条件为限制支座处仅在x方向移动,以及绕z轴转动,约束对称面x方向的平动自由度和y与z方向的转动自由度.在板梁上翼缘的正中心施加均布荷载,荷载面积为150 mm×100 mm,荷载集度为1.25 MPa.采用C3D8R六面体单元和C3D10四面体单元进行网格混合划分,支座附近进行网格加密划分,支座附近外侧腹板往上100 mm和外侧下翼缘采用3 mm×3 mm×12.5 mm的六面体细化,将腐蚀部位即内腹板向上100 mm区域和下翼缘靠近加劲肋750mm区域以及加劲肋向上100 mm区域,采用3 mm六面体网格细化;腹板腐蚀区域向外50 mm设置四面体单元过渡区;其余均为35 mm六面体划分网格.
薄板在很小的应力下就发生屈曲,但在屈曲之后薄板仍然具有抵抗荷载的能力,甚至直到荷载超过其临界荷载时还可能处于平衡状态,不发生破坏.一般来说,结构失稳后的承载能力可能增加,也可能减小.超过临界状态之后的平衡状态称为后屈曲平衡状态,对应的承载力为后屈曲承载力.极值型屈曲是屈曲情况中主要的一种类型,其大致曲线如图2所示.极值点屈曲没有明显的分支点,但在变形途径中存在一个最大荷载值,称为极限承载力,达到最大荷载值之后变形会迅速增大,而荷载反而下降,稳定之后的荷载值称为后屈曲承载力.对于屈曲和后屈曲平衡状态的研究,可以采用Riks法[11].
【参考文献】：
硕士论文
[1]基于载荷条件的钢板梁桥结构设计与制造工艺研究[D]. 刘健.燕山大学 2015
本文编号：3234494
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