波纹钢腹板组合T梁的力学性能研究

论文摘要

波纹钢腹板组合梁是一种新型的钢—混凝土组合结构,由于其良好的受力性能在日本和欧美得到了广泛的应用,其特点在于它充分利用了混凝土和钢的材料特点。这种结构能够实现主梁的轻型化,进而减轻下部结构的工程数量。本文首先介绍了这种组合梁波形钢腹板的构造特征,包括波纹钢腹板的形状及抗剪连接件的类型。然后总结了波纹钢腹板组合梁桥与预应力混凝土梁桥及平钢腹板预应力混凝土梁桥相比的优缺点。根据这种结构在国、内外的研究状况,提出了本文主要的研究内容。本文结合国外已有的分析成果及建成的波纹钢腹板桥梁,对实桥中采用的梯形波纹钢腹板的受力行为进行了理论分析,包括波纹钢腹板的轴向变形、局部屈曲、整体屈曲、合成屈曲稳定性等力学特性。本文应用通用有限元软件ANSYS对波纹钢腹板简支T梁桥在跨中集中荷载作用下的挠度及应力进行了数值模拟,通过模拟分析了波纹钢腹板各参数对梁体受力特性的影响,并给出挠度及应力分布规律。本文考虑的参数包括波纹钢腹板弯折角度、腹板波高、腹板直板段长、腹板厚度、腹板高度及梁体跨径。然后通过一个实例有限元计算结果与试验结果的对比,验证了本文分析方法的正确性。本文还研究了波纹钢腹板组合T梁控制截面纵向正应力及剪应力沿梁高的变化规律,以便为波纹钢腹板组合T梁桥的优化设计提供依据。最后通过几座实桥,采用不同桥型方案时,对桥梁材料用量及经济效益进行了比较。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 波纹钢腹板组合梁桥的特点
• 1.2.1 波纹钢腹板组合梁桥的定义
• 1.2.2 波纹钢腹板组合梁的构造特点
• 1.2.3 波纹钢腹板的优点
• 1.2.4 波纹钢腹板的缺点
• 1.3 波纹钢腹板在国内外的研究概况
• 1.3.1 国外研究状况
• 1.3.2 国内研究状况
• 1.4 本文主要的研究内容和目标
• 第二章 波纹钢腹板组合梁力学理论分析
• 2.1 概述
• 2.2 波纹钢腹板剪切特性
• 2.3 波纹钢腹板的轴向变形特性
• 2.4 平截面假定的理论论证
• 2.5 正截面极限承载力计算
• 2.5.1 基本假定
• 2.5.2 极限状态下各部分应力应变状况
• 2.5.3 基本公式及适用条件
• 2.6 本章小结
• 第三章 波纹钢腹板组合T 梁参数分析及有限元建模
• 3.1 概述
• 3.1.1 数值分析
• 3.1.2 参数化设计语言
• 3.2 影响波纹钢腹板T 梁力学特性的因素
• 3.3 波纹钢腹板T 梁分析模型
• 3.4 波纹钢腹板T 梁有限元建模
• 3.4.1 单元类型的选取
• 3.4.2 材料属性
• 3.4.3 建立有限元模型
• 3.4.4 边界约束及加载
• 3.4.5 求解设置及后处理
• 3.5 建模正确性验证
• 3.6 本章小结
• 第四章 波纹钢腹板组合T 梁有限元模型计算分析
• 4.1 概述
• 4.2 波纹钢腹板T 梁的挠度分析
• 4.2.1 挠度定性分析
• 4.2.2 荷载挠度曲线分析
• 4.3 波纹钢腹板T 梁应力分析
• 4.3.1 主应力分析
• 4.3.2 等效应力分析
• 4.3.3 纵向应力分析
• 4.3.4 横向应力分析
• 4.3.5 竖向应力分析
• 4.4 不同参数影响的比较分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 控制截面应力分析及经济效益分析
• 5.1 控制截面应力分析
• 5.1.1 控制截面应力分布特点
• 5.1.2 控制截面应力在各级荷载作用下分布特点
• 5.1.3 不同参数变化下控制截面应力分布特点
• 5.2 经济效益分析
• 5.2.1 刚度比较
• 5.2.2 材料用量比较
• 5.3 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢