薄壁钢箱梁设计方法研究

论文摘要

薄壁钢箱梁采用高强材料,构件重量轻,强度高,运输安装简捷,近年来是大跨桥梁的理想桥型。由于钢箱梁的设计被普遍采用,其稳定问题也接踵而至,所以其设计方法的优劣性是工程中需要迫切解决的问题。本文主要针对薄壁钢箱梁的弹性稳定设计方法进行了研究,为此主要做了以下工作：(1)对薄壁钢箱梁主要的弹性设计计算理论进行归纳总结,分别对翼缘和腹板的受力和稳定性进行了分析研究,其中重点研究了带加劲肋的受压翼缘的稳定性以及带加劲肋腹板的稳定性,对于腹板,是从纯剪、纯弯、弯剪共同作用三方面对其稳定性进行了分析。(2)对各国规范关于钢箱梁弹性稳定设计的内容进行罗列和对比,重点分析了各国规范关于加劲肋弹性设计的内容。(3)利用通用有限元分析程序Ansys根据影响箱壁板件稳定屈曲临界应力的参数建立模型,通过计算结果比较增加板厚与设置加劲肋这两种提高板件屈曲临界应力方法的优缺点,并且重点分析了设有纵向加劲肋的加劲板的屈曲问题,从不同参数如加劲肋刚度、长宽比、加劲肋间距等的改变以建立模型,得出了加劲板的屈曲规律。(4)对薄壁钢箱梁在未设置纵向加劲肋时的受压翼缘和受弯腹板提出了弹性设计方法,另外重点给出了设有开口Ⅰ型纵向刚性加劲肋的加劲板件的弹性设计方法,并用有限元模型进行了验算。本论文提出的关于加劲板的弹性设计方法验算结果一定的局限性,只是在长宽比合适的时候,其准确性才较为可靠,此方法仅为加劲板件的弹性设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 薄壁钢箱梁的发展
• 1.2 薄壁钢箱梁的构造特点和受力特性
• 1.2.1 薄壁钢箱梁的构造特点
• 1.2.2 薄壁钢箱梁的受力特性
• 1.3 薄壁钢箱梁设计方法研究现状
• 1.4 研究的主要内容
• 第二章 薄壁钢箱梁弹性稳定理论
• 2.1 概述
• 2.2 稳定问题的概述
• 2.3 钢箱梁受压翼缘的稳定分析
• 2.3.1 无加劲肋受压翼缘的局部稳定
• 2.3.2 有加劲肋受压翼缘的局部稳定
• 2.3.3 加劲板的屈曲临界应力计算公式
• 2.4 钢箱梁腹板的稳定分析
• 2.4.1 无加劲肋的腹板稳定分析
• 2.4.2 带加劲肋的腹板稳定分析
• 2.4.2.1 纯剪时的腹板屈曲分析
• 2.4.2.2 纯弯时的腹板屈曲分析
• 2.4.2.3 弯剪共同作用下的腹板屈曲分析
• 2.5 加劲板的弹性稳定理论
• 2.5.1 板的分类
• 2.5.2 弹性理论的发展
• 2.5.3 平衡法
• 2.5.4 能量法
• 2.6 加劲受压板的屈曲特性
• 2.7 本章小结
• 第三章 薄壁钢箱梁弹性稳定性主要设计内容
• 3.1 概述
• 3.2 钢箱梁翼缘和腹板未设置加劲肋时的尺寸设计
• 3.2.1 受压翼缘的尺寸设计
• 3.2.2 腹板的尺寸设计
• 3.3 加劲板母板尺寸的拟定
• 3.3.1 美国规范AASHTO LRFD 2005
• 3.3.2 英国规范BS5400
• 3.3.3 日本规范
• 3.4 纵向加劲肋尺寸及刚度的界定
• 3.4.1 美国规范AASHTO LRFD 2005
• 3.4.2 英国规范BS5400
• 3.4.3 日本规范
• 3.5 各国规范关于钢箱梁弹性稳定设计内容的对比
• 3.5.1 美国（AASHTO）规范
• 3.5.2 英国规范（BS5400）
• 3.5.3 日本规范
• 3.5.4 对各国规范的比较和结论
• 3.6 本章小结
• 第四章 薄壁钢箱梁弹性屈曲应力影响因素分析
• 4.1 概述
• 4.2 薄壁钢箱梁受压翼缘（无加劲肋）弹性屈曲应力影响因素分析
• 4.2.1 有限元模型
• 4.2.2 分析参数
• 4.2.3 翼缘宽厚比对临界屈曲应力的影响
• 4.3 钢箱梁受弯腹板（无加劲肋）的弹性屈曲应力影响因素分析
• 4.3.1 有限元模型
• 4.3.2 分析参数
• 4.3.3 腹板高厚比对临界屈曲应力的影响
• 4.4 加劲板的形式及布置
• 4.4.1 U形闭口加劲肋
• 4.4.2 开口加劲肋
• 4.4.3 正交异性钢箱梁的加劲肋设计实例
• 4.5 开口加劲板的弹性屈曲应力影响因素分析
• 4.5.1 有限元模型
• 4.5.2 分析参数
• 4.5.3 加劲肋刚度对临界屈曲应力的影响
• 4.5.4 长宽比（横隔板间距）对临界屈曲应力的影响
• 4.5.5 加劲肋间距（加劲肋数量）对临界屈曲应力的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 薄壁钢箱梁弹性稳定设计方法的提出
• 5.1 概述
• 5.2 受压翼缘（无加劲肋）的弹性设计方法
• 5.2.1 受压翼缘的宽厚比
• 5.2.2 有限元模型对比验算
• 5.3 纯弯条件下腹板（无加劲肋）的弹性设计方法
• 5.3.1 受弯腹板的高厚比
• 5.3.2 有限元模型对比验算
• 5.4 纵向加劲肋的弹性设计方法
• 5.4.1 加劲肋的刚度
• 5.4.2 加劲肋的高厚比
• 5.4.3 纵向加劲肋的间距
• 5.4.4 有限元模型对比验算
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢