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波纹钢腹板的抗剪屈曲和模态分析
作 者: 罗楠
导 师: 常福清
学 校: 燕山大学
专 业: 工程力学
关键词: 波纹钢腹板 有限元分析 抗剪屈曲 模态分析
分类号: U448.213
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥是20世纪80年代早期出现的一种新型组合结构桥梁,具有自重轻、预应力效率高、施工周期短、造型美观等诸多优点;同时,其独特的结构形式使结构各组成部分受力明确。波纹钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥在法国、日本等国家得到了较广泛的研究和应用,目前,波形钢腹板PC组合箱梁桥在我国同样展现出蓬勃的发展前景,其应用范围正逐步向变截面大跨度梁桥扩展,结构更加复杂。本文在比较归纳前人研究的基础之上,更深入的总结了H型波纹钢腹板在箱梁中的具体受力情况和特点,分析了波纹钢腹板抗弯和抗剪的受力特性,验证波纹钢腹板在箱梁整体受力中可忽略不计其承担抗弯的作用;并详述了波纹钢腹板抗剪屈曲的三种破坏形式、计算方法等相关要素。综合考虑制定了如下研究目标:通过有限元分析软件ANSYS,建立与实际相仿边界条件下的波纹钢腹板的计算模型,进行波纹钢腹板抗剪屈曲分析,并通过改变尺寸参数的方法,计算不同模型结果,来讨论尺寸参数对腹板抗剪屈曲性能的影响;同时,探讨了波纹钢腹板的动力性能,即不同尺寸参数的腹板的固有频率的变化趋势。并通过比较波纹钢腹板与混凝土腹板的模态结果,来讨论波纹钢腹板的优越性。本文可为进一步的研究和工程实践作为参考。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 绪论 8-15 1.1 工程应用与意义 8 1.2 波纹钢腹板结构在国内、外的研究情况与应用现状 8-11 1.2.1 波纹钢腹板结构国外的研究情况与应用现状 8-10 1.2.2 国内研究情况与应用现状 10-11 1.3 波纹腹板 H 型钢的几种主要结构形式 11-12 1.4 波纹钢腹板组合箱梁的优缺点 12-13 1.4.1 波纹钢腹板组合箱梁的优点 12-13 1.4.2 波纹钢腹板组合箱梁的缺点 13 1.5 本文主要研究工作 13-15 第2章 波纹钢腹板的介绍与基础理论知识 15-28 2.1 波纹钢腹板箱梁及波纹钢腹板的介绍 15-17 2.1.1 波纹钢腹板组合箱梁的整体构造 15 2.1.2 连接方式 15-16 2.1.3 波纹钢腹板几何参数特点 16-17 2.2 波纹钢腹板的力学性能 17-22 2.2.1 波纹腹板的抗弯特性 17-20 2.2.2 波纹钢腹板组合箱梁的抗弯性能 20 2.2.3 拟平面假定 20-21 2.2.4 波纹钢腹板的抗剪性能 21-22 2.3 波纹钢腹板的抗剪屈曲形式 22-26 2.3.1 局部弹性屈曲 23 2.3.2 非弹性范围局部屈曲强度表达公式 23-24 2.3.3 整体弹性屈曲 24-25 2.3.4 非弹性范围整体屈曲强度表达式 25 2.3.5 合成屈曲 25-26 2.4 模态分析的基础理论知识 26-27 2.5 本章小结 27-28 第3章 波纹钢腹板剪切屈曲分析 28-39 3.1 波纹钢腹板的剪切屈曲分析 28-29 3.1.1 利用 ANSYS 有限元分析软件建立空间有限元模型 28 3.1.2 模型材料属性设置 28 3.1.3 网格的划分 28-29 3.2 波纹钢腹板尺寸参数的改变对屈曲极限荷载的影响 29-38 3.2.1 腹板厚度变化对极限屈曲荷载的影响 29-32 3.2.2 梁高变化对极限屈曲荷载的影响 32-34 3.2.3 斜板倾角变化对极限屈曲荷载的影响 34-36 3.2.4 直板长度变化对极限屈曲荷载的影响 36-38 3.3 本章小结 38-39 第4章 波纹钢腹板的模态分析 39-56 4.1 结构动力特性的分析方法 39-42 4.1.1 结构动力学的基础知识 39-40 4.1.2 结构动力有限元方法和基本过程 40-41 4.1.3 特征值的求解方法 41-42 4.2 波纹钢腹板与一般混凝土腹板的模态分析对比 42-46 4.2.1 模型的建立 42 4.2.2 两种材料模型模态结果分析对比 42-45 4.2.3 分析对比 45-46 4.3 波纹钢腹板尺寸参数的改变对模态的影响 46-55 4.3.1 腹板厚度变化对模态的影响 46-48 4.3.2 梁高变化对模态的影响 48-50 4.3.3 斜板倾角变化对模态的影响 50-52 4.3.4 直板长度变化对模态的影响 52-55 4.4 本章小结 55-56 结论 56-57 参考文献 57-61 致谢 61-62 作者简介 62
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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁:按结构分 > 梁式桥 > 箱梁桥
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