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正交异性钢箱梁受压加劲板稳定性能研究

作　者: 秦凤江
导　师: 狄谨；周绪红
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 桥梁工程正交异性钢箱梁受压加劲板屈曲临界应力极限承载力
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

21世纪以来,随着我国大跨径桥梁的迅速发展,正交异性钢箱梁的应用越来越广泛。本文受国家自然科学基金(50608005)资助,结合我国正交异性钢箱梁的应用经验,在总结前人研究成果基础上,通过理论计算和有限元分析,较为系统地研究了正交异性钢箱梁受压加劲板的稳定性能,主要完成了以下工作：首先介绍了正交异性钢箱梁在桥梁工程结构中的发展历史和应用现状；然后研究了四边简支板和四边简支加劲板的屈曲临界应力理论解；详细阐述了各国规范对薄板和加劲板稳定的构造和计算要求。分别采用板壳有限元方法、Timoshenko方法与小西一郎方法计算了加劲肋高度不同的开口肋加劲板屈曲临界应力,并进行了比较；对影响单向均匀受压四边简支开口肋加劲板屈曲临界应力的重要影响因素如母板宽厚比和加劲肋与母板抗弯刚度比进行了参数分析。比较了各国规范对于整体和局部初始几何缺陷的规定；考虑几何和材料双重非线性、并计入初始几何缺陷和残余应力对典型正交异性钢箱梁中常用厚度的无加劲板、开口肋加劲板、闭口梯形肋加劲板的极限承载力进行了分析,并对影响加劲板极限承载力的主要因素如母板厚度、加劲肋刚度、初始几何缺陷等进行了参数分析。本文最后对桥面铺装层弹性模量和厚度变化对闭口肋加劲板屈曲性能进行了研究；在车辆荷载存在的条件下,研究了加劲板在同时承受轴向压力和面外弯矩时的屈曲性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 正交异性钢箱梁在桥梁结构中的应用  10-13
    1.1.1 正交异性钢箱梁的出现及发展  10-11
    1.1.2 正交异性钢箱梁在桥梁结构中的应用现状  11-13
  1.2 正交异性钢箱梁受压加劲板稳定问题概述  13-19
    1.2.1 稳定问题概述  13-14
    1.2.2 正交异性钢箱梁的局部稳定问题  14-19
  1.3 本文主要研究内容  19-20
    1.3.1 课题来源  19
    1.3.2 主要研究内容  19-20
第2章薄板与加劲板的弹性稳定理论  20-39
  2.1 概述  20
  2.2 受压薄板的弹性稳定  20-27
    2.2.1 板的分类与失稳特点  20-21
    2.2.2 单向均匀受压矩形薄板屈曲临界应力的理论解  21-23
    2.2.3 各国规范对薄板的规定  23-27
  2.3 受压加劲板的弹性稳定  27-38
    2.3.1 单向均匀受压四边简支加劲板屈曲临界应力的理论解  27-29
    2.3.2 各国规范对加劲板的规定  29-38
  2.4 小结  38-39
第3章轴压荷载作用下加劲板弹性稳定分析  39-56
  3.1 概述  39
  3.2 开口肋加劲板的弹性稳定分析  39-47
    3.2.1 开口肋加劲板弹性稳定的影响因素  39-40
    3.2.2 开口肋加劲板的屈曲失稳特点  40-43
    3.2.3 加劲肋刚度对开口肋加劲板屈曲的影响  43-45
    3.2.4 母板长宽比对开口肋加劲板屈曲的影响  45-47
  3.3 闭口梯形肋加劲板的弹性稳定分析  47-55
    3.3.1 闭口梯形肋加劲板的屈曲失稳的特点  47-48
    3.3.2 母板长宽比对闭口梯形肋加劲板屈曲的影响  48-53
    3.3.3 母板厚度对闭口梯形肋加劲板屈曲的影响  53-55
  3.4 小结  55-56
第4章轴压荷载作用下加劲板稳定极限承载力分析  56-92
  4.1 概述  56
  4.2 材料的本构关系  56-57
  4.3 非线性问题概述  57-68
    4.3.1 几何非线性理论  57-61
    4.3.2 材料非线性理论  61-65
    4.3.3 非线性有限元求解过程  65-67
    4.3.4 非线性有限元收敛准则  67-68
  4.4 加劲板的稳定极限承载力的判定准则  68
  4.5 加劲板的初始几何缺陷  68-70
  4.6 加劲板件的焊接残余应力  70-74
    4.6.1 开口肋加劲板的残余应力分布模式  71-72
    4.6.2 闭口肋加劲板的残余应力分布模式  72-74
    4.6.3 国内外规范关于残余应力的规定  74
  4.7 无加劲平板的稳定极限承载力分析  74-77
  4.8 开口肋加劲板稳定极限承载力分析  77-83
    4.8.1 母板厚度对开口肋加劲板稳定极限承载力的影响  77-78
    4.8.2 加劲肋的刚度对开口肋加劲板稳定极限承载力的影响  78-79
    4.8.3 初始几何缺陷对开口肋加劲板稳定极限承载力的影响  79-81
    4.8.4 残余应力对开口肋加劲板稳定极限承载力的影响  81-83
  4.9 闭口梯形肋加劲板稳定极限承载力分析  83-90
    4.9.1 闭口梯形肋加劲板件稳定极限承载力分析  83-85
    4.9.2 初始几何缺陷对闭口梯形肋加劲板极限承载力的影响  85-89
    4.9.3 残余应力对闭口梯形肋加劲板稳定极限承载力的影响  89-90
  4.10 小结  90-92
第5章桥面铺装和车辆荷载对受压加劲板线弹性稳定影响分析  92-98
  5.1 概述  92
  5.2 桥面铺装对加劲板的线弹性稳定影响分析  92-95
    5.2.1 正交异性钢箱梁桥面铺装的特点  92
    5.2.2 环氧沥青混合料弹性模量大小对桥面板屈曲的影响  92-94
    5.2.3 桥面铺装层厚度对桥面板屈曲的影响  94-95
  5.3 车辆荷载对加劲板的线弹性稳定影响分析  95-96
  5.4 小结  96-98
结论与展望  98-101
  结论  98-100
  展望  100-101
参考文献  101-104
致谢  104

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