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原文传递薄壁空心桥墩截面构造研究

论文题名：	薄壁空心桥墩截面构造研究
关键词：	薄壁空心桥墩;截面构造;局部稳定;ANSYS模型
摘要：	薄壁空心墩是高墩大跨桥梁的重要下部构件，其稳定也是桥梁结构安全的重要问题，因而对薄壁空心墩的整体稳定和局部构造开展研究具有重要工程应用价值。本文将成桥和施工阶段的薄壁空心墩简化为不同边界条件下的中心受压杆件，开展整体稳定研究;将薄壁空心墩视为薄板组成的构件，对薄壁空心墩的局部稳定开展研究，探究已知板宽下的临界厚度和极限宽厚比。本文主要进行了以下研究工作: 　　(1)从杆件的挠曲微分方程出发，采用贝塞尔微分方程推导了下端固结上端自由和下端固结上端水平约束两种边界条件下，等截面和变截面桥墩在竖向分布荷载单独作用时的临界荷载。　　(2)在竖向分布荷载与集中荷载的共同作用的情况下，根据荷载等效原则，将竖向分布荷载等效为作用于墩顶的集中力，桥墩在等效力和集中力的作用下失稳。推导了集中力的临界荷载，并对公式的表达形式进行了统一化。分别采用算例对等截面和变截面公式进行了验算，结果表明公式满足工程实际的需求。　　(3)分别采用板的各向同性和正交异性理论推导了板在弹性阶段和弹塑性阶段的失稳临界应力计算公式，结合整体失稳临界应力公式，将薄壁空心墩视为薄板组成的构件，以桥墩优先发生整体失稳作为控制条件，推导了等截面、变截面、单箱双室截面的薄壁空心桥墩在满足条件下的宽厚比及已知板宽情况下的临界厚度。　　(4)对薄板失稳临界应力公式推导过程中涉及到的翘曲系数和约束系数进行进一步的讨论，给出了薄壁空心墩在宽厚比限值计算过程中约束系数和翘曲系数的计算公式及对应参数的取值。　　(5)采用ANSYS建立壳单元模型对薄壁空心墩进行第一类稳定分析，通过试算获取局部失稳的临界厚度，并和公式计算值对比，验证公式的正确性，结果表明: 　　①各向同性板理论和正交异性板理论下的公式计算值与有限元分析结果具有较好的吻合度，采用文中公式来计算薄壁空心墩的临界厚度时可行的。　　②随着桥墩高度的增加，薄板的临界厚度减小。这主要是由于随着桥墩高度的增大，临界应力随之减小，从而导致临界厚度也减小。　　③按正交异性板理论计算的结果比各向同性板理论的结果更接近有限元分析的结果，公式的精度更高。这主要是由于正交异性板理论计入了材料的弹塑性。
作者：	严成俊
专业：	建筑与土木工程
导师：	张敏;周水兴
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文