空间梁格法对扁平型钢箱梁结构分析

论文摘要

本文简述主梁的结构形式以及各自对应的主要结构计算方法,总结各计算方法的优缺点,并在传统梁格法基础上提出了空间梁格法。参考一般梁单元矩阵推导过程,考虑了梁单元的剪切变形,推导出空间梁单元刚度矩阵。讨论空间梁格法梁单元划分时考虑的因素。在用空间梁格法分析扁平钢箱梁结构时,结合结构本身的受力特性推出各组成部分刚度计算公式。采用空间梁格法模拟扁平钢箱梁局部顶板子结构,分析顶板各个参数对其承载力的影响。对于宽幅、薄壁的扁平型钢箱梁结构的分析,需借助通用有限元程序对结构进行空间分析。文中提出空间梁格法,采用通用有限元程序SAP2000对天津泰达跨京山铁路桥进行仿真分析,重点研究了采用空间梁格分析法模拟纵横虚拟梁时不同划分方法对结构内力的影响程度。最后将模型在不同荷载工况下的活载作用效应计算值与试验数据进行比较,取得较为理想的结果：表明本文提出的空间梁格法的思想及其划分方法是合理的,为类似的钢箱梁桥空间分析提供参考,也为进一步完善箱梁桥结构分析程序奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外钢桥的发展
• 1.2 钢桥的分类及其计算方法
• 1.3 钢桥设计理论和方法简介
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 空间梁格法的有限元分析
• 2.1 空间梁单元的刚度矩阵和等效节点力
• 2.1.1 单元刚度矩阵
• 2.1.2 空间梁单元的等效节点力
• 2.2 坐标转换矩阵
• 2.3 总体刚度矩阵形成
• 2.4 本章小节
• 第三章 影响空间梁格法分析精度的因素
• 3.1 影响梁格法分析精度的因素
• 3.2 纵梁划分影响
• 3.2.1 混凝土桥面截面特性计算和纵向梁格划分
• 3.2.2 钢桥面板截面特性计算
• 3.2.3 腹板截面特性
• 3.3 虚拟横梁间距影响
• 3.3.1 横隔板受力特性
• 3.3.2 虚拟横梁的划分
• 3.3.3 横隔板截面特性
• 3.4 纵向加劲肋影响
• 3.5 桥面板有效宽度的影响
• 3.5.1 简支梁的有效翼缘宽度计算
• 3.5.2 钢桥面板的有效翼缘宽度
• 3.5.3 连续梁的有效翼缘宽度
• 3.6 斜交、变宽、弯曲的影响
• 3.6.1 斜交式
• 3.6.2 变宽式上部结构
• 3.6.3 曲线式上部结构
• 3.7 虚拟纵梁的影响
• 3.8 本章小节
• 第四章 空间梁格法分析扁平型钢箱梁
• 4.1 工程背景
• 4.2 模型建立
• 4.2.1 扁平钢箱梁的受力特点
• 4.2.2 模型单元的划分
• 4.2.3 扁平钢箱梁的梁格法模型
• 4.3 约束和荷载的施加
• 4.4 扁平钢箱梁分析结果
• 4.5 荷载试验简介
• 4.6 空间梁格法计算结果和荷载试验结果对比
• 4.7 本章小节
• 第五章 扁平钢箱梁顶板承载力的影响因素
• 5.1 横肋对纵肋弯矩的影响
• 5.2 单侧加肋的板
• 5.3 矩形纵肋对桥面板承载力的影响
• 5.3.1 肋板厚度变化的影响
• 5.3.2 肋板间距对桥面板承载力的影响
• 5.3.3 桥面板板厚度变化对桥面板的影响
• 5.3.4 纵肋宽度的影响
• 5.3.5 纵肋高度的影响
• 5.4 本章小节
• 第六章 结语
• 研究成果
• 建议
• 参考文献
• 致谢