论文题目: 大跨径钢桥桥面铺装力学深入研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 道路与铁道工程
作者: 吴一鸣
导师: 倪富健
关键词: 大跨径钢桥,桥面铺装,力学分析,有限元,正交异性板,粘结层,动力分析
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 大跨径钢桥的桥面铺装常常出现纵向裂缝、横向裂缝、铺装层脱空等病害。针对这些问题,国内外科研人员从铺装层受力的角度,进行了大量的研究工作。但是从目前的成果来看,这些研究都比较分散,并且存在计算模型不统一、计算精度不高、考虑因素不全面、计算结论不一致等问题;对动力影响的分析也不够深入。针对上述问题,本论文依次进行了如下工作:首先,利用通用有限元软件进行了大量的试算,对如何确定计算模型进行了讨论,包括模型范围的大小、约束方式、荷载形式、单元类型、网格密度等,通过分析对比不同取值对计算结果的影响程度,得到了各个因素对桥面铺装有限元计算的影响规律,给出了钢箱梁有限元模型的推荐形式和相关参数。然后,在钢箱梁裸板基本模型的基础上,讨论和分析了钢面板受力的最不利荷位;讨论和分析了钢箱梁的相关参数对钢面板受力的影响,得到了最大竖向位移、最大横向拉应变、最大纵向拉应变等力学指标随钢面板厚度、横隔板高度、横隔板间距、U肋厚度、U肋高度、U肋开口宽度、U肋焊角大小、荷载等变化的回归公式,确定了对钢面板受力影响相对较大的几个参数。再次,建立了铺装体系基本模型,讨论和分析了铺装体系受力的最不利荷位;讨论和分析了钢箱梁的主要参数和铺装层的相关参数对铺装层受力的影响,得到了最大竖向位移、最大横向拉应变、最大纵向拉应变、最大层间剪应力等力学指标随钢面板厚度、横隔板间距、U肋开口宽度、荷载、铺装层厚度、铺装层模量等变化的回归公式;讨论和分析了层间粘结状态和整体温度变化对铺装体系受力的影响。最后,建立了钢桥面板的动力模型,进行了模态分析和时程分析,得到了各主要力学指标的动力影响系数,并讨论了车辆行驶速度和横隔板间距对动力系数的影响;对各力学指标的静力计算公式进行了修正。本论文通过对钢桥面铺装受力的深入分析和对相关影响因素的全面比较,得到了关于大跨径钢桥桥面铺装受力特性的一系列重要结论。这些结论对钢箱梁的结构设计、桥面铺装的材料选择和铺装方案设计具有参考价值。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本论文的研究内容及技术路线
第二章 钢桥面铺装基本有限元模型
2.1 有限单元法概述
2.2 有限单元法的基本理论
2.2.1 结构静力分析
2.2.2 温度应力分析
2.2.3 结构动力分析
2.3 计算程序的选用
2.4 钢桥面铺装基本有限元模型的建立
2.4.1 对钢箱梁模型的简化
2.4.2 对简化模型范围的讨论
2.4.3 对模型单元的讨论
2.4.4 荷载组合分析
2.5 控制指标初选
2.6 本章小结
第三章 钢箱梁裸板静力分析
3.1 最不利荷位分析
3.1.1 横向最不利荷位
3.1.2 纵向最不利荷位
3.2 钢面板厚度的影响
3.3 横隔板高度的影响
3.4 横隔板间距的影响
3.5 U肋厚度的影响
3.6 U肋高度的影响
3.7 U肋开口宽度的影响
3.8 焊角大小的影响
3.9 重载的影响
3.9.1 改变等效均布荷载的面积
3.9.2 改变等效均布荷载的集度
3.10 纵隔板的影响
3.11 实桥检测与有限元计算的对比
3.11.1 实桥钢箱梁的相关参数
3.11.2 检测施加的荷载
3.11.3 应变片的位置
3.11.4 轮位布置
3.11.5 检测结果及分析
3.12 综合分析及小结
3.12.1 综合分析
3.12.2 本章小结
第四章 铺装体系静力分析
4.1 最不利荷位分析
4.1.1 横向最不利荷位
4.1.2 纵向最不利荷位
4.2 钢面板厚度的影响
4.3 U肋开口宽度的影响
4.4 横隔板间距的影响
4.5 铺装层模量的影响
4.6 铺装层厚度的影响
4.7 关于铺装层厚度与模量的综合讨论
4.8 层间接触状态的影响
4.8.1 铺装层顶面
4.8.2 铺装层底面
4.9 荷载的影响
4.9.1 重载
4.9.2 水平荷载
4.9.3 组合荷载
4.10 整体变温的温度应力分析
4.11 挠跨比与最大横向拉应变的关系
4.12 综合分析及小结
4.12.1 最大横向拉应变
4.12.2 最大纵向拉应变
4.12.3 最大层间剪应力
4.12.4 本章小结
第五章 动力分析初探
5.1 模型简述
5.2 模态分析
5.3 时程分析
5.3.1 时间历程最大竖向位移
5.3.2 时间历程最大横向拉应变
5.3.3 固定点的竖向位移
5.3.4 固定点的横向拉应变
5.4 同动力分析简化方法的对比
5.5 相关因素对动力系数的影响
5.5.1 车速的影响
5.5.2 横隔板间距的影响
5.6 不同模型对应动力系数的比较
5.7 动力修正公式
5.8 本章小结
第六章 结语
6.1 本论文的主要结论
6.2 值得进一步研究的问题
致谢
参考文献
硕士在读期间发表的论文
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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