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扁平薄壁钢箱梁计算方法研究

作　者: 李慧华
导　师: 周绪红；狄谨
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 桥梁工程薄壁扁平钢箱梁横隔板钢桥面板有限元
分类号: U448.213
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 119次
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内容摘要

本文由国家自然科学基金项目(50608005)资助,对薄壁扁平钢箱梁的计算方法进行研究。薄壁扁平钢箱梁由于其优越的抗弯、抗扭及抗剪性能,被广泛运用于大跨度斜拉桥、悬索桥和拱桥中。总结了前人的研究成果,论述了薄壁杆件理论和初等梁理论,详细介绍了桥面板计算分析的弹性薄板理论、等效格子梁法及P-E法等计算方法。以青岛海湾大桥红岛航道桥为依托工程,建立斜拉桥空间杆系有限元模型,对全桥进行整体受力分析。结果表明,全桥受力合理,主梁应力未超过钢材容许应力。在汽车荷载作用下,主梁最大竖向位移为146.98mm,满足设计要求。通过四组模型,分析了横隔板间距对顶板横向受力性能的影响。当横隔板间距在一定范围内变化时,顶板的最大横向应变随横隔板间距的减小而减小。采用钢箱梁节段模型板壳单元有限元法细致地分析了横隔板的受力特性,表明横隔板与箱梁其他板件连接处出现应力集中,其余区域的应力分布相对均匀。分析了在不同的支承条件下梁高对钢箱梁顶板受力性能的影响,结果表明,钢箱梁的梁高对桥面板横向受力影响不明显；通过对比分析,认为桥面铺装对桥面板横向受力影响显著。比较了混合有限元模型、节段有限元模型和应力叠加法在相同工况下计算出的桥面板应力计算结果,表明混合有限元方法最适于模拟钢箱梁桥面板。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-21
  1.1 薄壁扁平钢箱梁斜拉桥的发展  10-12
  1.2 薄壁扁平钢箱梁的特点  12-14
  1.3 钢箱梁研究现状  14-17
  1.4 课题工程背景  17-19
  1.5 本文主要研究内容  19-21
第2章薄壁扁平钢箱梁计算理论  21-44
  2.1 概述  21
  2.2 薄壁扁平钢箱梁整体分析理论与方法  21-27
    2.2.1 薄壁杆件理论  21-26
    2.2.2 初等梁理论  26-27
  2.3 薄壁扁平钢箱梁桥面板计算方法  27-43
    2.3.1 弹性薄板理论  28-30
    2.3.2 等效格子梁法  30-33
    2.3.3 P-E法  33-37
    2.3.4 薄膜效应  37-43
  2.4 本章小结  43-44
第3章薄壁扁平钢箱梁斜拉桥整体受力分析  44-63
  3.1 概述  44
  3.2 空间杆系受力分析有限元理论  44-47
    3.2.1 空间杆单元  44-45
    3.2.2 非线性空间梁单元  45-47
  3.3 有限元模型计算参数  47-49
    3.3.1 荷载  47-48
    3.3.2 荷载组合  48-49
    3.3.3 单元截面特性  49
  3.4 空间杆系有限元模型  49-62
    3.4.1 空间杆系有限元模型  49
    3.4.2 空间杆系模型结算结果分析  49-62
  3.5 本章小结  62-63
第4章薄壁扁平钢箱梁横隔板受力分析  63-75
  4.1 概述  63
  4.2 横隔板的结构行为概述  63-67
    4.2.1 横隔板的作用  63-65
    4.2.2 横隔板间距  65-66
    4.2.3 横隔板刚度  66-67
  4.3 横隔板间距效应分析  67-69
  4.4 有限元模型及加载方案  69-71
  4.5 横隔板应力分析  71-74
    4.5.1 模型Ⅰ箱梁横隔板应力分析  71-72
    4.5.2 模型Ⅱ箱梁横隔板应力分析  72-74
  4.6 本章小结  74-75
第5章薄壁扁平桥面板应力受力分析  75-90
  5.1 概述  75
  5.2 梁高效应分析  75-77
    5.2.1 有关梁高的规定  75-76
    5.2.2 梁高对顶板应力的影响  76-77
  5.3 铺装层对桥面板受力影响  77-78
  5.4 正交异性板第二体系应力分析  78-81
    5.4.1 平衡方程  78-80
    5.4.2 有限元模型  80-81
  5.5 正交异性板第三体系应力分析  81-86
    5.5.1 板梁单元法  81-82
    5.5.2 有限元模型  82
    5.5.3 对称作用于两纵向加劲肋上荷载工况分析  82-84
    5.5.4 车轮布置在纵肋间时荷载工况分析  84-86
  5.6 钢桥面板应力计算  86-89
    5.6.1 传统应力叠加法  86-87
    5.6.2 全桥整体混合有限元法  87
    5.6.3 节段有限元模型法  87-89
    5.6.4 三种桥面板应力计算方法比较  89
  5.7 本章小结  89-90
结论与展望  90-92
  结论  90
  展望  90-92
参考文献  92-97
致谢  97

扁平薄壁钢箱梁计算方法研究

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