波纹钢腹板的抗剪屈曲和模态分析

论文摘要

波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥是20世纪80年代早期出现的一种新型组合结构桥梁，具有自重轻、预应力效率高、施工周期短、造型美观等诸多优点；同时，其独特的结构形式使结构各组成部分受力明确。波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥在法国、日本等国家得到了较广泛的研究和应用，目前，波形钢腹板PC组合箱梁桥在我国同样展现出蓬勃的发展前景，其应用范围正逐步向变截面大跨度梁桥扩展，结构更加复杂。本文在比较归纳前人研究的基础之上，更深入的总结了H型波纹钢腹板在箱梁中的具体受力情况和特点，分析了波纹钢腹板抗弯和抗剪的受力特性，验证波纹钢腹板在箱梁整体受力中可忽略不计其承担抗弯的作用；并详述了波纹钢腹板抗剪屈曲的三种破坏形式、计算方法等相关要素。综合考虑制定了如下研究目标：通过有限元分析软件ANSYS，建立与实际相仿边界条件下的波纹钢腹板的计算模型，进行波纹钢腹板抗剪屈曲分析，并通过改变尺寸参数的方法，计算不同模型结果，来讨论尺寸参数对腹板抗剪屈曲性能的影响；同时，探讨了波纹钢腹板的动力性能，即不同尺寸参数的腹板的固有频率的变化趋势。并通过比较波纹钢腹板与混凝土腹板的模态结果，来讨论波纹钢腹板的优越性。本文可为进一步的研究和工程实践作为参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 工程应用与意义
• 1.2 波纹钢腹板结构在国内、外的研究情况与应用现状
• 1.2.1 波纹钢腹板结构国外的研究情况与应用现状
• 1.2.2 国内研究情况与应用现状
• 1.3 波纹腹板 H 型钢的几种主要结构形式
• 1.4 波纹钢腹板组合箱梁的优缺点
• 1.4.1 波纹钢腹板组合箱梁的优点
• 1.4.2 波纹钢腹板组合箱梁的缺点
• 1.5 本文主要研究工作
• 第2章 波纹钢腹板的介绍与基础理论知识
• 2.1 波纹钢腹板箱梁及波纹钢腹板的介绍
• 2.1.1 波纹钢腹板组合箱梁的整体构造
• 2.1.2 连接方式
• 2.1.3 波纹钢腹板几何参数特点
• 2.2 波纹钢腹板的力学性能
• 2.2.1 波纹腹板的抗弯特性
• 2.2.2 波纹钢腹板组合箱梁的抗弯性能
• 2.2.3 拟平面假定
• 2.2.4 波纹钢腹板的抗剪性能
• 2.3 波纹钢腹板的抗剪屈曲形式
• 2.3.1 局部弹性屈曲
• 2.3.2 非弹性范围局部屈曲强度表达公式
• 2.3.3 整体弹性屈曲
• 2.3.4 非弹性范围整体屈曲强度表达式
• 2.3.5 合成屈曲
• 2.4 模态分析的基础理论知识
• 2.5 本章小结
• 第3章 波纹钢腹板剪切屈曲分析
• 3.1 波纹钢腹板的剪切屈曲分析
• 3.1.1 利用 ANSYS 有限元分析软件建立空间有限元模型
• 3.1.2 模型材料属性设置
• 3.1.3 网格的划分
• 3.2 波纹钢腹板尺寸参数的改变对屈曲极限荷载的影响
• 3.2.1 腹板厚度变化对极限屈曲荷载的影响
• 3.2.2 梁高变化对极限屈曲荷载的影响
• 3.2.3 斜板倾角变化对极限屈曲荷载的影响
• 3.2.4 直板长度变化对极限屈曲荷载的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 波纹钢腹板的模态分析
• 4.1 结构动力特性的分析方法
• 4.1.1 结构动力学的基础知识
• 4.1.2 结构动力有限元方法和基本过程
• 4.1.3 特征值的求解方法
• 4.2 波纹钢腹板与一般混凝土腹板的模态分析对比
• 4.2.1 模型的建立
• 4.2.2 两种材料模型模态结果分析对比
• 4.2.3 分析对比
• 4.3 波纹钢腹板尺寸参数的改变对模态的影响
• 4.3.1 腹板厚度变化对模态的影响
• 4.3.2 梁高变化对模态的影响
• 4.3.3 斜板倾角变化对模态的影响
• 4.3.4 直板长度变化对模态的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介