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城市轨道交通U型梁静载试验研究

作　者: 庄严
导　师: 蒲黔辉
学　校: 西南交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 轨道交通 U型梁 静载试验 有限元分析 线性与非线性
分类号: U446.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着我国的轨道交通事业取得了飞速发展,城市轨道交通U型梁由于其建筑高度低、截面利用率高、造型美观、降噪效果好等优点,越来越受到工程人员的关注。与传统的槽型梁相比,U型梁在底板取消了横向预应力钢筋,两侧腹板不对称。在荷载作用下,其强度、刚度、抗裂性以及极限承载能力是工程师们比较关注的问题。目前国内轨道交通工程中应用较少,尚无成熟、系统的设计经验可供借鉴。本文利用ANSYS软件建立三维有限元模型,对结构进行自振频率计算、线性与非线性数值模拟。通过试验值与有限元计算值的对比分析,研究结果表明：1.U梁竖向一阶自振频率的实测值4.31Hz,大于计算值3.78Hz,结构的竖向刚度满足设计要求；2.在设计荷载水平作用下,结构处于线弹性受力状态,结构具有良好的强度与刚度；3.在最大剪力加载工况下,梁体未出现斜向裂缝,结构抗剪性能满足要求,但梁端主拉应力测试结果略大于计算值；4.在桥道板局部加载工况下,梁体未出现纵向裂缝,桥道板局部抗裂性能良好；5.在1.2倍设计荷载水平作用下,结构仍具有良好的强度与刚度,U梁未发现可见裂缝,结构的抗裂性满足要求；6.在破坏荷载工况下,加载到1.6倍设计荷载时,结构开始进入塑性阶段,应变、位移和荷载关系表现出一定的非线性。试验梁破坏荷载为2.7倍设计荷载,与破坏荷载计算值一致,说明结构的承载能力不低于2.7倍设计荷载。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 城市轨道交通高架桥结构形式的发展  10-12
  1.2 城市轨道交通U型梁的特点及工程应用  12-14
    1.2.1 城市轨道交通U型梁的特点  12-13
    1.2.2 城市轨道交通U型梁在工程中的应用  13-14
  1.3 研究现状  14-16
    1.3.1 理论研究  14-15
    1.3.2 试验研究  15-16
  1.4 论文研究的意义  16-17
  1.5 本文的研究内容  17-19
    1.5.1 本文研究的工程背景  17
    1.5.2 本文研究的主要内容  17-19
第2章 钢筋混凝土有限元模型分析  19-30
  2.1 混凝土的破坏准则  19-22
  2.2 钢筋与混凝土材料的本构关系  22-26
    2.2.1 钢筋的本构关系  22-23
    2.2.2 混凝土的本构关系  23-26
  2.3 钢筋混凝土有限元模型  26-30
第3章 U型梁静载试验设计  30-37
  3.1 试验目的及依据  30
    3.1.1 试验的目的  30
    3.1.2 试验依据  30
  3.2 试验加载及测点布置  30-37
    3.2.1 试验荷载确定原则  30-31
    3.2.2 试验加载工况  31
    3.2.3 测点布置  31-33
    3.2.4 试验加载  33-37
第4章 试验结果与分析  37-86
  4.1 U型梁自振频率测试  37-39
    4.1.1 试验测试结果  37
    4.1.2 自振频率实测值与理论计算值的对比分析  37-39
  4.2 设计荷载跨中最大弯矩加载  39-44
    4.2.1 试验测试结果及分析  39-42
    4.2.2 理论计算分析  42-43
    4.2.3 实测值与理论计算值的对比分析  43-44
  4.3 设计荷载支座附近最大剪力加载  44-50
    4.3.1 试验测试结果及分析  44-48
    4.3.2 理论计算分析  48-49
    4.3.3 实测值与理论计算值的对比分析  49-50
  4.4 1.2倍设计荷载跨中最大弯矩加载  50-60
    4.4.1 试验测试结果及分析  50-53
    4.4.2 理论计算分析  53-54
    4.4.3 实测值与理论计算值的对比分析  54-55
    4.4.4 梁体开裂后分析  55-60
  4.5 桥道板局部加载  60-64
    4.5.1 试验测试结果及分析  60-61
    4.5.2 理论计算分析  61-63
    4.5.3 实测值与理论计算值的对比分析  63-64
  4.6 破坏试验加载  64-86
    4.6.1 试验测试结果及分析  64-81
    4.6.2 测试结果与计算结果的对比分析  81-86
结论与展望  86-88
致谢  88-89
参考文献  89-91
攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目  91

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 桥梁试验观测与检定 > 桥梁试验与设备
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