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重载下钢板梁桥的受力分析

作　者: 李勇
导　师: 周亦唐
学　校: 昆明理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 钢板梁桥重载横向加劲肋纵向加劲肋端头板有限元压应力剪应力屈曲荷载
分类号: U448.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着我国公路、铁路的迅速发展,桥梁结构形式愈来愈多样化,设计方法更加先进合理,钢材采用高强度钢,钢桥逐渐成为我国桥梁建设的重要组成部分。钢板梁桥作为中小跨径的经济桥型广泛应用于我国的公路、铁路桥梁中。常见的简支钢板梁桥更是在铁路桥梁中应用广泛。对于常规小跨径钢板梁桥,而且尤其是简支钢板梁的设计计算已经相对成熟。但是对于非常规作用下,如承受较大荷载且荷载比较集中作用下的小跨径钢板梁桥,有些规范上规定的截面参数还有必要做详细的计算和进一步的推敲。本文利用ANSYS有限元程序,以云南省普洱市石门坎钢板梁施工栈桥为依托,对结构特殊的受力特点一集中重载,进行受力分析。首先,通过查阅各种规范资料,对钢板梁桥的横向加劲肋的间距、纵向加劲肋在腹板上的位置和纵横加劲肋的厚度等参数的选取,并且用有限元法对结构在最不利荷载下的受力特点进行了分析。通过对计算结果进行分析,得出在集中重载作用下简支钢板梁桥合理的参数。其次,对各种参数下的钢板梁桥进行屈曲分析,通过计算结构的屈曲荷载得出重载下钢板梁桥屈曲特点下合理的参数。最后,综合考虑刚度、强度与稳定三方面因素,从而确定重载下钢板梁桥的最优化参数选取以及构造特点和要求。通过对一般情况下的钢板梁桥受力特点进行比较,得出重载下钢板梁桥设计中值得重点关注的地方。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-21
  1.1 课题的研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外钢桥发展概况  11-15
    1.2.1 国外发展概况  11-13
    1.2.2 国内发展概况  13-15
  1.3 国内外钢板梁桥研究概况  15-20
    1.3.1 国外研究概况  15-17
    1.3.2 国内研究概况  17-20
  1.4 本文主要研究思路  20-21
第二章钢板梁桥结构理论  21-31
  2.1 钢板梁桥的强度  22-24
    2.1.1 抗弯强度验算  22
    2.1.2 抗剪强度验算  22-23
    2.1.3 折算强度验算  23-24
    2.1.4 疲劳强度计算  24
  2.2 钢板梁的刚度  24-25
  2.3 钢板梁桥的稳定  25-31
    2.3.1 稳定问题的分类  25-27
    2.3.2 稳定问题的计算方法  27-31
第三章钢板梁桥有限元模型  31-45
  3.1 钢板梁桥的主要材料  31-34
    3.1.1 钢材的强度与等级  31-33
    3.1.2 钢材的容许应力  33-34
  3.2 有限元法及ANSYS程序简介  34-36
    3.2.1 有限元法简介  34-35
    3.2.2 ANSYS程序简介及在桥梁工程中的运用  35-36
  3.3 钢板梁桥有限元模型的建立  36-45
    3.3.1 SHELL63单元简介  36
    3.3.2 材料本构关系  36-37
    3.3.3 荷载的确定  37-39
    3.3.4 力学模型简化  39
    3.3.5 有限元模型网格划分的原则  39-40
    3.3.6 模型网格尺寸对受力的影响  40-41
    3.3.7 全桥有限元模型  41-45
第四章钢板梁桥数值分析  45-93
  4.1 石门坎钢板梁栈桥概况  46-48
  4.2 横向加劲肋间距对结构受力的影响  48-56
    4.2.1 横向加劲肋间距对钢板梁桥刚度的影响  52-53
    4.2.2 横向加劲肋间距对腹板的受力影响  53-55
    4.2.3 小结  55-56
  4.3 纵向加劲肋位置的的优化分析  56-63
    4.3.1 纵向加劲肋布设位置对钢板梁桥刚度的影响  57-58
    4.3.2 纵向加劲肋布设位置对横向加劲肋的受力影响  58-60
    4.3.3 纵向加劲肋布设位置对腹板的受力影响  60-63
    4.3.4 小结  63
  4.4 不同横向加劲肋厚度下的受力分析  63-70
    4.4.1 不同横向加劲肋厚度对钢板梁桥刚度的影响  64-65
    4.4.2 不同横向加劲肋厚度对腹板的受力影响  65-68
    4.4.3 不同横向加劲肋厚度对横向加劲肋的受力影响  68-69
    4.4.4 小结  69-70
  4.5 不同纵向加劲肋厚度下的受力分析  70-75
    4.5.1 不同纵向加劲肋厚度对钢板梁桥刚度的影响  70-71
    4.5.2 不同纵向加劲肋厚度对腹板的受力影响  71-74
    4.5.3 不同纵向加劲肋厚度对横向加劲肋的受力影响  74-75
    4.5.4 小结  75
  4.6 有无端头板的受力分析  75-81
    4.6.1 有无端头板时对钢板梁桥刚度的影响  76-77
    4.6.2 有无端头板对腹板的受力影响  77-79
    4.6.3 有无端头板对横向加劲肋的受力影响  79-81
    4.6.4 小结  81
  4.7 钢板梁桥的稳定分析  81-86
    4.7.1 不同横向加劲肋间距对屈曲荷载的影响  82-83
    4.7.2 不同横向加劲肋厚度对屈曲荷载的影响  83
    4.7.3 不同纵向加劲肋位置对屈曲荷载的影响  83-84
    4.7.4 不同纵向加劲肋厚度对屈曲荷载的影响  84-85
    4.7.5 钢板梁结构两端焊接端板对屈曲荷载的影响  85-86
    4.7.6 小结  86
  4.8 钢板梁桥的优化  86-93
    4.8.1 钢板梁桥刚度与强度优化分析  89-91
    4.8.2 钢板梁桥极限承载力优化分析  91
    4.8.3 钢板梁桥经济优化分析  91-92
    4.8.4 小结  92-93
第五章主要结论及进一步研究建议  93-96
  5.1 结论与不足  93-94
  5.2 有待进一步研究的工作  94-96
致谢  96-97
参考文献  97-103
附录A (攻读硕士学位期间发表的学术论文)  103

重载下钢板梁桥的受力分析

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