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新型抢修钢梁静力性能试验研究

发布时间:2017-07-17 07:00

  本文关键词:新型抢修钢梁静力性能试验研究


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【摘要】:应急桥梁是临时性的成套器材装备,铁路抢修钢梁作为应急桥梁的一种,它可以用于铁路、公路的战时或平时抢修,并且可以反复、快速的拆装使用。我院承担了国家交战办和铁道部下达的铁路中等跨度新型抢修钢梁的研制任务,经过前期工作,进入桥梁结构力学分析阶段。本文主要研究了中等跨度新型抢修钢梁的静力性能。主要开展了如下工作:首先,为了建立合理的有限元计算模型,认真研究了新型抢修钢梁的结构特点和各构件的连接构造,并对ANSYS软件中的部分梁单元,杆单元以及壳单元进行了介绍,建立了有限元模型,并通过ANSYS对新型抢修钢梁的静力性能进行计算分析研究。其次,根据新型抢修钢梁的试验目的和试验内容,进行测点布置,计算试验荷载,确定了加载程序,制定了新型抢修钢梁的试验方案,对新型抢修钢梁进行试验研究。最后,通过选择合适的处理试验数据的方法对试验数据进行处理。结合数值模拟计算和试验这两种方法,研究了钢梁在两种最不利荷载工况下的静力性能,主要包括:跨中最大弯矩状态下,梁跨竖向刚度和跨中上下弦杆的强度,以及跨中腹板加板后对结构受力性能的影响;梁端最大剪力状态下,梁端斜杆的强度以及颈部螺栓连接的行为表现。通过试验数据和ANSYS数据对比,确定了新型抢修钢梁合理的计算模型;通过对新型抢修钢梁竖向刚度和横向刚度的试验研究,分析了桥面系结构对钢梁主桁结构的影响程度。对新型抢修钢梁计算模型进行了更进一步的简化,利用简化模型计算跨中弦杆和梁端斜杆的轴向应力及钢梁整体变形。本文通过对该梁的数值模拟和试验研究可望为以后抢修钢梁的研究奠定可靠的理论基础。
【关键词】:新型抢修钢梁 ANSYS 结构分析 静力试验
【学位授予单位】:石家庄铁道大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U446
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-9
  • 第一章 绪论9-14
  • 1.1 概述9-10
  • 1.2 国内外应急桥梁的现状与发展概况10-11
  • 1.3 桥梁结构计算技术的发展11-12
  • 1.4 论文主要研究内容12-14
  • 第二章 新型抢修钢梁有限元模型建立14-30
  • 2.1 引言14
  • 2.2 钢梁主要技术指标14-16
  • 2.2.1 适用范围与荷载14
  • 2.2.2 主要技术指标14-15
  • 2.2.3 适用性要求15
  • 2.2.4 拼装架设15
  • 2.2.5 其他要求15-16
  • 2.3 钢梁结构特点16-22
  • 2.3.1 结构总体构成16-17
  • 2.3.2 弦杆17-18
  • 2.3.3 菱形构架18-19
  • 2.3.4 端构架19-20
  • 2.3.5 纵梁20-21
  • 2.3.6 桥面构架21-22
  • 2.3.7 间隔撑22
  • 2.3.8 构件、弦杆及桥面间的连接22
  • 2.3.9 纵梁与桥面构架的连接22
  • 2.4 ANSYS中的梁、杆、壳单元22-27
  • 2.4.1 ANSYS简介22-23
  • 2.4.2 ANSYS中的梁单元23-25
  • 2.4.3 ANSYS中的杆单元25
  • 2.4.4 ANSYS中的壳单元25-27
  • 2.4.5 ANSYS中的梁杆连接问题27
  • 2.5 建立ANSYS计算模型27-30
  • 第三章 新型抢修钢梁静力试验30-46
  • 3.1 概况30
  • 3.2 试验方案30-39
  • 3.2.1 试验目的30
  • 3.2.2 试验内容30-31
  • 3.2.3 测点布置31-32
  • 3.2.4 试验荷载的确定32-34
  • 3.2.5 加载程序34-39
  • 3.3 数据处理39-46
  • 3.3.1 引言39-40
  • 3.3.2 “Q”检验法40-41
  • 3.3.3 分析结果的可信范围41-46
  • 第四章 最大弯矩状态下静力性能分析46-81
  • 4.1 竖向挠度分析46-60
  • 4.1.1 试验数据与ANSYS模型计算结果对比46-54
  • 4.1.2 考虑桥面系对竖向刚度贡献时的分析54-60
  • 4.2 跨中上下弦杆轴向应力分析60-79
  • 4.2.1 局部应力系数计算60-66
  • 4.2.2 试验数据与ANSYS模型计算结果对比分析66-77
  • 4.2.3 跨中下弦杆腹板加板前后应力对比77-79
  • 4.3 本章小结79-81
  • 第五章 梁端最大剪力状态下静力性能分析81-89
  • 5.1 端部拉杆轴向应力对比81-85
  • 5.1.1 菱形构架拉杆应力分析81-82
  • 5.1.2 端构架拉杆应力分析82-85
  • 5.2 颈部螺栓拉应力分析85-87
  • 5.3 本章小结87-89
  • 第六章 桥面系对主桁结构静力性能的影响89-97
  • 6.1 通过横向挠度分析影响程度89-94
  • 6.1.1 考虑桥面系的部分作用89-91
  • 6.1.2 不考虑桥面系的作用91-94
  • 6.2 钢梁变形和应力的简化分析94-96
  • 6.2.1 平面桁架计算弦杆内力94-95
  • 6.2.2 一根简支梁计算变形95-96
  • 6.3 本章小结96-97
  • 第七章 结论与展望97-99
  • 7.1 结论97-98
  • 7.2 展望98-99
  • 参考文献99-102
  • 致谢102-103
  • 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文103

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