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板桁加劲梁抗扭惯性矩的计算方法
| 论文题名： | 板桁加劲梁抗扭惯性矩的计算方法 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;板桁加劲梁;抗扭惯性矩;正交异性板;参数分析;有限元模型 |
| 摘要： | 随着桥梁建设的高速发展，板桁加劲梁已成为大跨度桥梁常用的断面形式。板桁加劲梁由正交异性板和桁架组合成整体，相互协调，共同受力，具有自重轻、抗弯抗扭刚度大、抗风稳定性好、跨越能力强和施工限制少等优点。抗扭惯性矩是评价板桁加劲梁受力性能和抗风性能的重要参数之一，若能快速准确地计算出板桁加劲梁的抗扭惯性矩，尤其是对抗扭惯性矩的计算进行公式化表达，将为板桁加劲梁的概念设计提供更充分的依据，同时节约大量的计算时间和物力成本。基于公式计算得出抗扭惯性矩后，提出的板桁加劲梁简化建模方法能极大地提高计算效率，为板桁加劲梁的动静力分析带来便利。 本文在总结了国内外对板桁加劲梁抗扭惯性矩的研究成果后，针对当前研究存在以及亟待解决的各种问题，结合实际工程项目做了以下工作: 1)回顾已有桁架抗扭惯性矩计算方法，基于有限元软件——ANSYS建立空间桁架数值模型，验证现有计算方法的准确性。将主桁架拆分成斜腹杆体系和弦杆与竖杆构成的框架体系，基于剪切变形等效原则，斜腹杆体系的等效板厚采用已有公式计算，框架体系采用结构力学推导出的等效板厚公式计算，叠加得到新的考虑弦杆和竖杆影响的等效板厚计算公式。通过建立数值模型验证发现，新公式能够显著提高空间桁架抗扭惯性矩的计算正确性。 2)基于桥面板和U肋的水平剪切变形一致的原则，改进了正交异性板的等效板厚计算方法。基于薄壁梁理论，推导出不同类型板桁加劲梁抗扭惯性矩的计算公式。建立精细化数值模型，验证了公式的正确性。基于推导出的公式，分析各参数对抗扭惯性矩的影响程度和趋势，为加劲梁的概念设计提供依据。研究发现，板桁加劲梁的斜腹杆和弦杆之间，存在一个最优夹角使其抗扭惯性矩最大。 3)逆向利用抗扭惯性矩的计算方法，基于有限元软件ANSYS提出了桥面系的交叉梁简化建模方法。通过建立精细化模型进行对比验证，该简化建模方法具有较高的准确性。 |
| 作者： | 王磊 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 陈新中;李永乐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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