波形钢腹板组合箱梁剪切、剪滞效应影响的静、动力有限元分析

发布时间：2017-08-09 04:16

  本文关键词：波形钢腹板组合箱梁剪切、剪滞效应影响的静、动力有限元分析

  更多相关文章： 波形钢腹板组合箱梁 有限元 剪滞效应 剪切变形效应 自振特性

【摘要】：波形钢腹板组合箱梁这种新型钢混组合结构的提出正好满足减轻桥梁结构的自重的要求,经过国内外诸多专家学者多年来的研究发现,此类箱形结构梁具有非常明确的受力特性,混凝土翼板承受结构中大部分弯矩,而波形钢腹板则承受了其中大部分剪力,而且还能减少预应力损失。因此,这种波形钢腹板组合箱梁结构越来越受到广大专家学者以及桥梁相关工作者的青睐。由于箱形结构在受力作用下表现出十分良好的力学性能,因此,在波形钢腹板组合结构中也得到广泛的使用。本文所运用的是有限元分析方法,在综合考虑剪滞与剪切变形双重效应影响的基础上,通过能量变分原理导出了波形钢腹板组合箱梁的控制微分方程并给出了解析解,并在该解析解的基础上进一步导出了单元刚度矩阵与节点荷载列阵,还根据相关方程编制了Fortran有限元程序。随后,结合室内试验梁算例对波形钢腹板简支梁和连续梁结合本文的理论推导结果、数值结果及实测结果作了对比分析。通过三者之间的对比可以得出以下结论:由本文计算方法得到的试验梁算例弯曲正应力以及挠度的计算结果都比ANSYS实体单元模型的计算结果更符合实验测试的结果,进而说明在对波形钢腹板组合箱梁进行设计与计算过程中,综合考虑剪滞和剪切变形双重效应的影响是满足实际情况的,而且使用本文得出的计算方法对波形钢腹板组合箱梁的剪滞效应进行计算时,只是使用梁单元而已,这就使该问题的求解得到了大大的简化。同时,本文也研究了剪滞与剪切变形双重效应对波形钢腹板组合箱梁的自振特性的影响。
【关键词】：波形钢腹板组合箱梁 有限元 剪滞效应 剪切变形效应 自振特性
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.216
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 波形钢腹板PC组合箱梁概述8-11
• 1.1.1 波形钢腹板的特点8
• 1.1.2 波形钢腹板PC组合桥梁的发展与应用8-11
• 1.2 波形钢腹板预应力混凝土（PC）组合桥梁的研究现状11-15
• 1.2.1 抗弯性能研究11-12
• 1.2.2 抗剪性能研究12-13
• 1.2.3 剪滞效应研究13-14
• 1.2.4 动力性能研究14
• 1.2.5 抗扭和畸变性能研究14-15
• 1.3 课题来源及主要研究内容15-17
• 2 波形钢腹板组合箱梁剪滞、剪切双重效应的分析17-32
• 2.1 基本概念17-20
• 2.2 波形钢腹板箱梁在双重效应作用下控制微分方程的推导和求解20-26
• 2.2.1 基本假设20-21
• 2.2.2 波形钢腹板组合箱梁的抗剪刚度21
• 2.2.3 基本方程的推导21-26
• 2.3 均布荷载q作用下梁单元的内力与位移的初参数解26-29
• 2.4 局部坐标系下的单元刚度矩阵及等效结点荷载列阵29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 动力特性有限元分析32-42
• 3.1 运动方程32-34
• 3.1.1 局部坐标系下梁单元的运动方程32-33
• 3.1.2 整体坐标系下板梁单元的运动方程33-34
• 3.1.3 系统运动方程34
• 3.2 集中质量矩阵与一致质量矩阵34-36
• 3.3 自振特性分析36-39
• 3.4 子空间迭代法39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 算例分析42-59
• 4.1 波形钢腹板简支梁剪滞、剪切效应分析43-52
• 4.1.1 集中荷载作用下波形钢腹板简支梁剪滞效应分析43-47
• 4.1.2 均布荷载作用下波形钢腹板简支梁剪滞效应分析47-50
• 4.1.3 剪力滞、剪切变形效应对波形钢腹板简支梁自振特性的影响50-52
• 4.2 波形钢腹板连续梁剪滞效应分析52-58
• 4.2.1 集中荷载作用下波形钢腹板连续梁剪滞效应分析52-57
• 4.2.2 剪力滞、剪切变形效应对波形钢腹板连续梁自振特性的影响57-58
• 4.3 本章小结58-59
• 5 结论与展望59-60
• 5.1 结论59
• 5.2 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附录A 单元刚度矩阵元素及等效结点荷载列阵元素65-67
• 附录B 程序简要说明67-68
• 攻读学位期间的研究成果68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李立峰;侯立超;孙君翠;;波形钢腹板抗剪性能的研究[J];湖南大学学报(自然科学版);2015年11期

2 陈水生;刘律;桂水荣;;波形钢腹板PC组合箱梁桥在我国的研究进展及应用[J];公路工程;2015年03期

3 逯彦秋;安关锋;程进;;改善型波形钢腹板PC组合梁抗弯强度试验研究[J];哈尔滨工程大学学报;2014年11期

4 冀伟;吴焕庆;刘世忠;;附加轴向位移对薄壁箱梁翼板应力的影响[J];公路交通科技;2013年09期

5 张元海;林丽霞;;薄壁箱梁剪力滞效应分析的初参数法[J];工程力学;2013年08期

6 朱力;蔡建军;聂建国;;波形钢腹板的弹性剪切屈曲强度[J];工程力学;2013年07期

7 江克斌;丁勇;杨建奎;周寅智;;波形钢腹板PC组合箱梁纯扭作用下抗扭承载力试验研究[J];工程力学;2013年06期

8 丁勇;江克斌;周寅智;杨建奎;;波形钢腹板PC组合箱梁纯扭作用下抗扭承载力计算模型[J];计算力学学报;2013年01期

9 王圣保;;偏心荷载作用下波形钢腹板PC组合梁的力学特性[J];中国公路学报;2012年06期

10 聂建国;李法雄;樊健生;;波形钢腹板梁变形计算的有效刚度法[J];工程力学;2012年08期

，

本文编号：643483