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原文传递 FRP桥墩柔性防撞浮箱燕尾槽连接结构行为研究

论文题名：	FRP桥墩柔性防撞浮箱燕尾槽连接结构行为研究
关键词：	防撞浮箱;燕尾榫槽连接;静力试验;有限元模拟;应力分布;FRP桥墩
摘要：	近些年来，关于桥梁船撞安全问题已经引起设计者们和社会公众的广泛关注，各式各样的桥墩防撞浮箱相继出现在了实际工程当中。虽然桥墩防撞浮箱使用的材料和结构形式都能够对桥墩产生很大保护效果，但为了浮箱便于安装施工，有必要对浮箱进行分块设计后再拼装。这样不仅使得安装运输方便，还方便防撞装置后期的保养和维修。这就需要浮箱箱块之间的连接构造不仅在强度方面需要达到设计要求，而且要在变形耗能和后期维护方面达到经济合理的效果。因此，本文以重庆嘉陵江黄花园大桥桥墩FRP柔性防撞浮箱为工程背景，以FRP浮箱燕尾槽连接构造为对象，采用节段物理试验和有限元数值模拟相结合的方法，对FRP防撞浮箱燕尾槽连接结构进行受力行为研究。本文的主要研究内容如下: 　　(1)对现有常用柔性防撞浮箱的结构形式及其特点有一定初步了解，提出了防撞浮箱连接结构对整体结构的重要影响，并介绍复合材料的主要连接方式以及分析相应连接方式的优、缺点和破坏方式。　　(2)完成了FRP防撞浮箱燕尾榫槽结构材料的基本力学性能试验，测试了FRP防撞浮箱燕尾榫槽连接的节段材料的抗拉强度和拉伸弹性模量、抗压强度和压缩模量、抗弯强度和弯曲模量以及抗剪强度等基本力学性能参数。　　(3)为了分析FRP桥墩柔性防撞浮箱燕尾榫槽连接在拉伸、压缩和剪切作用下的受力情况设计了试验方案并进行了试验，试验得出了无论是拉伸、压缩还是剪切受力，都表现出了结构接触部位拐弯点应力最大，破坏形式基本上都是在转角部位发生材料破坏或者连接失效破坏。　　(4)在进行静力实验的同时，采用有限元非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对燕尾榫槽连接进行动力数值模拟分析，数值计算结果表明:对比燕尾槽和燕尾榫的各个特征部位的应力大小发现，在五种加载工况下，同一时刻出现应力最大的部位均是在接触部位转角处。其中还对拉伸、压缩和剪切试验进行了静力分析，并与试验数据进行了对比，得出了与试验结果一致的结论，但在具体值的大小方面还有一定误差，主要原因是真实试验时候很难控制燕尾榫和燕尾槽之间预留了相应的间隙，另外，研究中采用线弹性材料模拟FRP复合材料可能与实际材料性能不符，对浮箱燕尾槽连接结构的计算结果可能有一定影响。　　(5)本次模拟试验还发现了薄壁结构在动力作用时候出现了振动效应，结构加速度变化较大，计算结果中应力和位移因荷载的增加形成了递增振幅振动曲线。除此之外，数值模拟分析还得出了燕尾榫槽连接在受到动力荷载下通过自身变形把大部分能量转化为变形势能，在拉伸和压缩的情况下增加水平剪力能够加速结构材料强度破坏和接触部位间距的增大。
作者：	郑博文
专业：	土木工程；结构工程
导师：	向中富
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文