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新型铁路钢桁拱桥九杆空间节点的受力状态试验研究

作　者: 黄林志
导　师: 叶梅新
学　校: 中南大学
专　业: 工程力学
关键词: G11节点受力状态有限元分析模型试验
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 8次
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内容摘要

DPSD特大桥是一座大跨度新型铁路双拱肋钢桁拱桥,主桥桥跨布置为(85.75+286+85.75)m。G11节点位于DPSD特大桥的下拱肋与下弦杆交汇处,有9根杆件在此空间联结,结构构造极其复杂,是全桥受力的关键节点。本文采用有限元分析和模型试验相结合的方法对G11节点的受力性能进行了试验研究。主要完成的工作和取得的成果如下：1、在全桥空间有限元分析的基础上,选取G11节点建立了局部精细有限元模型,确定了最不利荷载工况和相应的边界条件,对G11节点进行了局部受力性能分析。2、综合考虑加载设备、市场材料供应、试验室场地等因素,确定了G11节点试验模型的缩尺比为1：4；根据相似比原理,设计并制作了G11节点的试验模型。3、确定了G11节点试验模型各试验工况下的加载方案,对各个工况下的试验模型进行了有限元分析,并与实桥G11节点局部模型的有限元分析结果进行对比,以确保模型试验能真实的反映实桥G11节点的受力状态。4、完成了2个最不利荷载组合工况和1个超载工况的模型试验,试验实测结果与有限元分析计算结果吻合良好,各构件应力水平均小于设计值；在恒载+1.9倍活载的超载工况下,G11节点试验模型还处于线弹性状态,表明G11节点有足够的承载力,且有较大的裕量。目前国内外尚未发现类似G11这样复杂的空间节点模型试验研究,本文的试验研究方法和成果不仅为DPSD特大桥的设计提供依据,也为日后同类型节点的研究、设计提供参考。图83幅,表25个,参考文献52篇

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 绪论  10-21
  1.1 本文的目的和意义  10
  1.2 钢桁拱桥的分类及其节点处的构造形式  10-13
    1.2.1 钢桁拱桥的分类  10-11
    1.2.2 钢桁拱桥关键节点的构造形式  11-13
  1.3 DPSD特大桥工程简介  13-16
    1.3.1 总体布置  13-14
    1.3.2 主桁  14
    1.3.3 桥面系  14-15
    1.3.4 G11节点  15-16
  1.4 节点的受力状态试验研究  16-19
    1.4.1 局部有限元分析  16-17
    1.4.2 模型试验  17-19
  1.5 本文的研究内容和思路  19-21
2 有限元分析  21-28
  2.1 引言  21
  2.2 全桥空间有限元分析  21-22
    2.2.1 有限元模型  21
    2.2.2 计算工况和材料参数  21-22
    2.2.3 全桥受力状态分析以及关键节点的选取  22
  2.3 G11节点的受力状态  22-25
    2.3.1 相关杆件的杆端力  22-24
    2.3.2 局部模型的截取范围  24
    2.3.3 相关杆件截断处的内力  24-25
  2.4 各工况下G11节点局部计算结果分析  25-27
    2.4.1 工况1作用下结果分析  26
    2.4.2 工况2作用下结果分析  26-27
  2.5 本章小节  27-28
3 G11节点试验模型的设计和制作  28-34
  3.1 引言  28
  3.2 相似理论  28-29
  3.3 试验模型设计  29-31
    3.3.1 缩尺比的选取  29-31
    3.3.2 试验模型各相关杆件尺寸的确定  31
  3.4 试验模型的制作  31-32
  3.5 试验模型的安装  32-33
  3.6 本章小节  33-34
4 试验方法  34-45
  4.1 各试验工况的加载值  34
  4.2 加载方法  34-41
    4.2.1 G11节点总体加载方案  34-36
    4.2.2 竖向平面内各杆件加载方案  36-39
    4.2.3 横向平面内各杆件加载方案  39-41
    4.2.4 斜平面内各杆件加载方案  41
  4.3 测试内容和测点布置  41-43
  4.4 试验设备和试验加载方法  43-44
  4.5 本章小节  44-45
5 试验模型的有限元分析  45-52
  5.1 引言  45
  5.2 计算模拟方法  45
  5.3 试验模型分析计算结果与局部分析计算结果的对比  45-51
  5.4 本章小节  51-52
6 模型试验及试验结果分析  52-69
  6.1 试验概述  52-53
  6.2 试验数据处理方法  53-54
  6.3 工况1作用下试验结果及分析  54-58
  6.4 工况2作用下试验结果及分析  58-62
  6.5 工况3作用下试验结果及分析  62-67
  6.6 本章小节  67-69
7 结论与展望  69-71
  7.1 结论  69-70
  7.2 展望  70-71
参考文献  71-74
附录A G11节点细部构造图  74-76
附录B G11节点试验模型构造图  76-79
附录C G11节点试验模型应变片布置图  79-81
攻读学位期间主要的科研情况  81-82
致谢  82

新型铁路钢桁拱桥九杆空间节点的受力状态试验研究

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