桥梁盆式橡胶支座的研究与应用

论文摘要

桥梁支座是连接桥梁上下结构的重要构件,能将桥梁上部结构的反力和变形(位移和转角)可靠地传递给桥梁下部结构。其力学性能及可靠性对桥梁的正常承载和安全性有重要的影响。本文主要对桥梁上使用最多的盆式橡胶支座,利用ANSYS有限元分析软件进行了力学性能、结构参数影响等方面的研究,主要解决了以下几个问题。1、橡胶的材料特性以及橡胶有限元计算方法:通过橡胶的有限元计算结果与试验结果的对比,得到橡胶合理的计算泊松比。对三向应力作用下橡胶的特性进行了计算、分析,得到一些有价值的结果。2、引入材料非线性、几何非线性、接触有限元到橡胶支座的计算中,更准确的描述支座的结构模型,对盆式橡胶支座四种模型的计算结果与试验结果的对比分析,得到合理的盆式橡胶支座计算模型。3、研究了主要设计参数:橡胶厚度、盆环厚度、盆底厚度、压转角与压转力矩对支座性能的影响和变化规律。提出针对盆式橡胶支座主要结构尺寸的合理选取范围,为支座的优化设计提供了参考依据。4、采用面向对象程序设计语言VC及ANSYS本身的APDL语言进行了二次开发。开发的程序使支座分析、计算过程快捷、方便和直观,消除了重复建模与分析的弊端,缩短大量的工作时间。本文的研究内容和成果对盆式橡胶支座的设计和应用有重要的理论意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 桥梁支座概述
• 1.2 支座的作用与分类
• 1.2.1 支座的作用
• 1.2.2 支座的分类
• 1.3 支座的设计特点
• 1.3.1 受力分析
• 1.3.2 位移分析
• 1.3.3 强度刚度校核
• 1.3.4 稳定性校核
• 1.4 本论文的主要研究内容及目的意义
• 1.4.1 本论文主要研究内容
• 1.4.2 本论文研究的目的及意义
• 第2章 盆式支座中橡胶特性研究
• 2.1 概述
• 2.2 橡胶材料的力学特性
• 2.3 钢盆中橡胶的抗压性能
• 2.3.1 钢盆中橡胶力学性能
• 2.3.2 有限元分析—超弹性理论
• 2.4 钢盆中橡胶非线性有限元分析
• 2.4.1 橡胶的非线性有限元分析
• 2.4.2 泊松比对橡胶体的影响
• 2.5 总结
• 第3章 盆式橡胶支座的结构分析
• 3.1 概述
• 3.2 盆式橡胶支座力学分析
• 3.3 盆式橡胶支座非线性有限元分析
• 3.3.1 接触分析概述
• 3.3.2 有限元模型的建立
• 3.4 刚性支撑和弹性支撑支座有限元分析
• 3.4.1 有限元模型的建立
• 3.4.2 有限元计算结果分析
• 3.4.3 试验结果比较
• 3.5 结论
• 第4章 盆式橡胶支座的研究与应用
• 4.1 概述
• 4.2 钢盆中橡胶的转动性能研究
• 4.2.1 钢盆中橡胶转动性能试验研究
• 4.2.2 转动力矩对支座性能影响有限元分析
• 4.2.3 验证有效性
• 4.2.4 转动力矩与转角关系
• 4.3 橡胶厚度对支座性能的影响
• 4.4 盆底研究与应用
• 4.4.1 盆底应力
• 4.4.2 不同D/H情况
• 4.5 盆环的研究与应用
• 4.5.1 盆环应力
• 4.5.2 盆环在支座中的作用
• 4.5.3 盆环厚度对支座的影响
• 4.6 小结
• 第5章 盆式橡胶支座参数化设计
• 5.1 ANSYS二次开发概述
• 5.2 盆式橡胶支座有限元分析的二次开发
• 5.2.1 二次开发要求
• 5.2.2 程序设计的基本构成
• 5.2.3 程序实现
• 5.3 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文