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新型铰轴式钢支座有限元分析及试验研究
| 论文题名： | 新型铰轴式钢支座有限元分析及试验研究 |
| 关键词： | 铰轴式钢支座;非线性接触分析;竖向受压试验;转动性能;桥梁支座 |
| 摘要： | 桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部桥墩的重要构件，在桥梁中发挥了举足轻重的作用。它将上部结构的反力及位移传递给下部桥墩。目前国内主要采用的钢支座和橡胶支座都有各自缺陷，导致桥梁支座使用寿命很短。支座坏死后，更换特别麻烦。为了更好的解决桥梁支座容易坏死、耐久性差的问题，提出了一种承载力高、耐久性好、制作简单的新型桥梁铰轴式钢支座。 本文通过新型铰轴式钢支座的有限元非线性接触分析、竖向承载力试验研究和转动性能试验研究，了解了新型铰轴式钢支座的性能。 首先，本文对新型铰轴式钢支座进行了经典的赫兹接触理论弹性分析和ANSYS有限元非线性接触分析。分析了其在弹性状态下的接触压应力和考虑材料非线性和状态非线性下的接触状态、穿透状态、接触应力和竖向压应力分布。分析结果表明:接触穿透值很小，接触分析比较合理;铰轴只在圆钢柱切点处部分区域发生了塑性变形，支座大部分截面受力情况良好。综合得知该新型钢支座在设计荷载作用下，支座截面受力很好。 接着，本文对新型铰轴式钢支座进行了竖向承载力试验。竖向承载力试验在5000kN液压式压力试验机下进行，采用电阻应变片测量了该支座的压应力截面分布，用百分表测量上座板四角的竖向位移。将试验结果与ANSYS结果进行了比较，比较结果表明:新型钢支座各部位压应力与ANSYS接触分析中的应力值基本一致;上座板四角的竖向位移比ANSYS非线性接触分析中的竖向位移要大。 最后，对新型铰轴式钢支座进行了支座转动性能试验。转动性能试验在三根预应力碳纤维板加固的混凝土梁上进行，采用液压式千斤顶，两点式加载。梁两端底部分别布置铰轴式固定钢支座和铰轴式活动钢支座。采用千分表测量固定于支座中心正上方的角钢位移。试验分级加载，直至构件破坏。试验结果表明:新型铰轴式固定钢支座和活动钢支座转角同步，该支座转动性能满足桥梁支座的规范要求，好于相同承载力的盆式橡胶支座。 |
| 作者： | 雷振海 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 尚守平;张明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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