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波纹钢腹板梁稳定性的研究

作 者: 陈吉娜
导 师: 张志国
学 校: 石家庄铁道学院
专 业: 结构工程
关键词: 波纹钢腹板 波纹钢腹板梁 屈曲模式 稳定性 参数设计
分类号: TU311.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 45次
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内容摘要


波纹钢腹板梁是将平钢腹板弯折成波纹形状的一种新型的结构形式,具有自重轻、承载力高以及施工方便等特点,可以有效地改善梁的力学性能和提高经济指标。在国外特别是日本,已经得到了大量的应用,近年来在我国也有一定的应用,并取得了良好的经济效益。本文首先对波纹钢腹板梁的稳定性进行了理论分析,在国外已有研究成果的基础上,分析了波纹钢腹板抗弯、抗剪性能和波纹钢腹板梁的抗扭及稳定性。推导了波纹钢腹板受弯时等效弹性模量计算公式及波纹板形状系数的取值,并结合国外规范,对局部剪切屈曲模式下波纹钢板的计算公式进行了简化,通过具体实例验证了简化之后计算公式的可靠性。波纹钢腹板梁的稳定性和承载力与平钢腹板梁相比有显著提高,尤其是波纹钢腹板的抗剪承载力和局部稳定性明显高于平钢腹板梁。本文设计了波纹钢板压屈试验,研究了波纹形状不同的钢板在单向均匀受压时的屈曲破坏形态;设计了波纹钢腹板梁和平钢腹板梁稳定破坏试验,对比了波纹钢腹板梁和平钢腹板梁的承载能力,应力分布情况及稳定性。使用大型有限元分析软件ANSYS分别对波纹钢板、波纹钢腹板梁和平钢腹板梁进行仿真分析,有限元分析模型与试验构件一致。分析了波纹钢板和模型梁的应力分布、临界荷载和屈曲变形情况,并将试验所得结果与仿真分析结果进行对比,验证仿真分析模型和计算结果的可靠性。通过对不同形状波纹钢板的屈曲分析,得出了影响波纹钢板屈曲的因素,给出了波纹钢腹板几何参数设计的建议。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 我国钢结构发展概况  9
  1.2 波纹钢腹板梁的特点及应用  9-11
    1.2.1 与预应力混凝土箱梁相比的优点  10
    1.2.2 与加劲肋钢腹板预应力混凝土箱梁相比的优点  10-11
    1.2.3 波纹钢腹板预应力混凝土箱梁的不足之处  11
  1.3 波纹钢腹板梁的研究现状和研究方法  11-16
    1.3.1 国外研究现状  11-12
    1.3.2 国内研究现状  12-13
    1.3.3 国内外成桥实例  13-16
  1.4 波纹钢腹板梁的研究意义  16-17
  1.5 主要研究内容  17-18
第二章 波纹钢腹板梁稳定性理论研究  18-35
  2.1 波纹钢腹板梁的受力特点  18-19
  2.2 波纹钢腹板的抗弯屈曲研究  19-20
  2.3 波纹钢腹板的抗剪屈曲研究  20-29
    2.3.1 波纹钢腹板的剪切屈曲模式  21-27
    2.3.2 算例  27-29
  2.4 波纹钢腹板梁的抗扭屈曲研究  29-31
  2.5 波纹钢腹板梁的稳定性研究  31-34
    2.5.1 波纹钢腹板梁整体稳定性研究  31-32
    2.5.2 波纹钢腹板梁局部稳定性研究  32-34
  2.6 本章小结  34-35
第三章 波纹钢板及波纹钢腹板梁模型试验  35-55
  3.1 试验概况  35
  3.2 截面尺寸设计  35-37
    3.2.1 波纹钢板的尺寸设计  35-36
    3.2.2 模型梁的尺寸设计  36-37
  3.3 加载方案设计  37-39
  3.4 试验方案  39-40
  3.5 试验结果与分析  40-54
    3.5.1 波纹钢板的的试验分析  40-48
    3.5.2 模型梁的试验分析  48-54
  3.6 试验结论  54-55
第四章 波纹钢腹板梁的有限元分析  55-76
  4.1 有限元法简介  55-57
    4.1.1 有限元法的发展  55-56
    4.1.2 有限元法的优点  56
    4.1.3 有限元法的求解过程  56-57
  4.2 ANSYS简介  57-58
  4.3 SHELL63单元介绍  58-59
  4.4 屈曲分析介绍  59-64
    4.4.1 结构特征值屈曲分析  59-63
    4.4.2 结构非线性屈曲分析  63-64
  4.5 试件的屈曲分析  64-74
    4.5.1 板的屈曲分析  64-70
    4.5.2 模型梁的屈曲分析  70-71
    4.5.3 影响波纹钢板屈曲的因素  71-74
  4.6 波纹钢腹板几何参数设计建议  74-75
    4.6.1 基本几何参数  74-75
    4.6.2 波纹钢腹板几何参数设计步骤  75
  4.7 本章小结  75-76
第五章 结论与展望  76-78
  5.1 结论  76-77
  5.2 展望  77-78
参考文献  78-82
致谢  82-83
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文  83

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 结构理论、计算 > 结构力学 > 结构稳定理论
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