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天兴洲公铁两用桥钢桁梁箱形带肋压杆稳定性研究

作　者: 彭旭民
导　师: 肖汝诚；荆秀芬
学　校: 同济大学
专　业: 土木与建筑工程
关键词: 箱形压杆加劲肋整体稳定局部稳定试验研究
分类号: U441.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 245次
引　用: 2次
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内容摘要

天兴洲长江大桥主桥设计为(98+196+504+196+98)m双塔三索面斜拉桥，主桁弦杆均采用箱形截面，斜拉桥主桁杆件在安装及运营状态下，大部分杆件均处于受压状态。上、下弦杆的轴向压力对弦杆稳定性影响是设计中较为关心的一个技术问题。《铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)》对钢结构构件的总体稳定性、杆件的计算长度、最大容许长细比及无加劲肋箱形杆板件的宽厚比作了明确的规定。武汉天兴洲公铁两用桥斜拉桥方案中，带加劲肋的焊接薄壁钢箱结构受力复杂，其整体稳定性和板件的局部稳定性不能简单套用现行规范进行计算，需进行稳定性分析研究。为进一步完善天兴洲大桥关于箱型带肋压杆稳定系数的相关方程，以及补充对箱形杆件纵向加劲肋设计的相关规定，有必要进行带加劲肋杆件稳定性分析研究。本研究具体分为以下3个部分：(1)钢桁梁箱形压杆整体稳定性研究；(2)带肋箱形压杆局部稳定性理论研究；(3)带肋加劲板的试验研究。其中整体稳定及局部稳定理论计算结果均为考虑残余应力、不同的材料弹塑性本构关系、杆件或板件初始缺陷计算的压溃极限荷载，其计算结果均采用经典弹塑性理论及有限元程序两种方法相互校核计算。试验研究采用MTS试验加载机对设计的两个加劲板进行了测试，其结果与计算结果具有较好的吻合性。研究结果表明，天兴洲大桥箱形压杆关于总体稳定性及板件局部稳定性的设计是可行的，提出了补充箱形杆件纵向加劲肋设计的相关规定建议。研究认为，为形成较为经济合理的设计，肋板面积可视杆件不同的长细比情况，部分计入杆件整体截面参于整体受力。钢桁梁箱形带肋压杆稳定性研究项目为铁道部科技发展计划项目——天兴洲公铁两用桥科技项目中的一个子项目。

全文目录

中文摘要  5-8
1．概述  8-9
2．金属压杆稳定研究综述  9-14
  2．1 压杆稳定性研究水平和发展趋势  9-11
  2．2 国外研究现状  11-13
  2．3 国内研究现状  13-14
3．箱形压杆的整体稳定分析研究  14-38
  3．1 天兴洲长江大桥箱形压杆的基本参数  14-16
  3．2 残余应力对杆件整体稳定性的影响  16-21
  3．3 初偏心、初弯曲对压杆整体稳定性的影响  21-22
  3．4 钢材的应力应变关系  22
  3．5 压杆极限承载力的数值积分计算方法  22-25
  3．6 压杆极限承载力的通用有限元程序计算方法  25-27
  3．7 天兴洲桥箱形压杆承载能力分析  27-38
    3．7．1 箱形压杆总体稳定计算结果  27-31
    3．7．2 加劲肋对整体极限承载能力的影响  31-32
    3．7．3 残余应力对极限承载能力的影响  32-33
    3．7．4 初弯曲对极限承载能力的影响  33-36
    3．7．5 荷载—位移曲线  36-38
4．箱形压杆板的稳定  38-62
  4．1 板的稳定基本理论  38-41
    4．1．1 小挠度理论板的平衡方程  38-39
    4．1．2 单向均匀受压简支板的弹性屈曲荷载  39-41
  4．2 无加劲肋时天兴洲桥箱形压杆板件的弹塑性屈曲  41-43
    4．2．1 板的弹塑性屈曲理论公式及近似计算  41-42
    4．2．2 14MnNbq钢材的n~(1/2)值计算  42-43
  4．3 板的宽厚比的限值及其分析  43-46
  4．4 带纵向加劲肋的矩形板的弹塑性屈曲分析  46-53
    4．4．1 带纵向加劲肋的矩形板弹塑性屈曲理论  46-49
    4．4．2 加劲肋最优刚度值的理论探讨  49-52
    4．4．3 天兴洲大桥加劲扳的弹塑性屈曲应力  52-53
  4．5 加劲板的宽厚比限值讨论  53-62
    4．5．1 计算原理  53-54
    4．5．2 ANSYS计算模型及计算结果  54-62
5．加劲板受压承载能力的试验研究  62-85
  5．1 试验模型的设计及制作  62-64
  5．2 试验模型的加载方式及测点布置  64-67
  5．3 理论计算模型  67-71
  5．4 试验结果及分析  71-85
    5．4．1 试件一测试结果及分析  71-78
    5．4．2 试件二测试结果及分析  78-85
    5．4．3 加劲板试验小结  85
6．结论  85-87
参考文献  87-89
附录1：攻读硕士学位期间(2002．4～2006．3)发表的论文  89
附录2：攻读硕士学位期间(2002．4～2006．3)参与的科研项目(典型)  89
附录3：攻读硕士学位期间(2002．4～2005．10)获得的科研成果或工程技术奖励  89-91
致谢  91

天兴洲公铁两用桥钢桁梁箱形带肋压杆稳定性研究

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