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GFRP桁架桥的力学性能分析与试验研究
| 论文题名： | GFRP桁架桥的力学性能分析与试验研究 |
| 关键词： | 桁架桥;玻璃纤维增强塑料;力学性能;节点连接 |
| 摘要： | GFRP桁架桥是以玻璃纤维复合材料制成的杆件代替传统材料杆件而形成的新型桥梁结构，由于其杆件单向受力，可充分发挥复合材料沿纤维方向强度高的优势，近些年来在我国桥梁工程的建设研究中受到了广泛的关注。与传统的混凝土及金属材料相比，FRP轻质、高强、耐腐蚀等优点突出，生产工业化程度高，与桥梁工程要求耐久性好、施工快的应用需求相吻合，因此高性能FRP桥梁有望在桥梁工程中得到大量应用。鉴于GFRP桁架桥在国内同类桥梁中的工程实例少、理论研究工作相对滞后的现状，有必要对GFRP桁架桥的力学性能进行全面的研究。本文依托国内新近建成的一座GFRP桁架桥——淮河出海航道高良涧闸区工作桥（后文中简称“闸区工作桥”）为工程背景，通过有限元计算和试验研究相结合的方法，对GFRP桁架桥的结构体系及连接方式进行了研究，分析了桥梁结构的特征与力学性能。本文完成的主要工作如下: (1) FRP材料性能不同于传统材料，为准确的获得材料的实际属性同时检验GFRP构件的力学性能，针对闸区工作桥的主要受弯构件(下平横联SX1，SX2)进行了材料试验和型材的抗弯性能试验。通过理论计算和试验相结合的方式得到了单层板和层合板的力学特性，为后续章节的研究提供材料参数。 (2)开展了节点板位置处的螺栓连接结构的力学性能研究。进行了螺栓连接结构的拉伸试验、多螺栓连接结构的推出试验以及节点板的足尺模型推出试验，采用了理论分析与数值模拟相结合的方法，在验证了模型准确性的基础上分析了节点板处螺栓荷载的分配和各部件的受力情况。 (3)进行了背景工程桥梁的成桥荷载试验，根据闸区工作桥的实际结构，采用有限元分析的方法建立了桥梁结构的实体板壳有限元模型，对其受力特性进行了数值模拟分析，并与成桥试验的结果进行了对比。结果表明合理地选择单元类型和材料参数后建立的有限元模型，可以较为准确的反映桥梁的实际受力状况。对有限元模型进行了参数化分析，研究了桁架高度、节间长度、铺设角度等参数对桥梁结构受力状况的影响，在此基础上对桥梁参数的取值给出了建议。 |
| 作者： | 陈思鹏 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 万水 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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