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铝合金人行桁架桥梁的稳定承载性能研究
| 论文题名： | 铝合金人行桁架桥梁的稳定承载性能研究 |
| 关键词： | 铝合金桁架桥梁;轴压构件;稳定承载性能 |
| 摘要： | 铝合金的密度仅为普通钢材的1/3，强度却与钢材相当，相比于钢材，更具有耐腐蚀?易于挤压成型?低碳环保，可循环使用等优势，在桥梁上的应用研究方兴未艾。由于多为挤压型材，铝合金构件的截面厚度往往较薄，局部稳定问题尤为显著。本文通过有限元参数分析，深入研究了铝合金桁架桥梁及其轴压构件的稳定承载性能，并系统地对比了不同铝合金结构设计规范下的承载力计算方法，主要工作和结论如下： （1）对比了几种考虑局部屈曲下铝合金轴压构件的承载力计算方法，归纳其适用性，并将各规范的计算结果与数值分析结果进行对比验证，结合中国铝合金结构设计规范，提出了构件截面有效厚度的拟合计算公式。 （2）采用有限元软件ANSYS Workbench分析了国内某半穿式铝合金桁架人行天桥的整体稳定性，结果表明：铝合金桁架桥梁的挠度、强度和稳定性均满足规范的设计要求，整体失稳形式表现为上弦杆的横向屈曲失稳。 （3）采用有限元软件ANSYS Workbench研究了铝合金轴压构件非线性屈曲分析下的稳定极限承载力和破坏形态，并探究材料参数中应变硬化指数、初弯曲幅值对稳定极限承载力的影响，结果表明：线弹性屈曲分析过高地估计了结构的极限承载力，偏于不安全；破坏形态均为典型的局部屈曲失稳破坏，局部屈曲发生在构件达到极限承载力之前，对于铝合金构件，可考虑利用其局部屈曲后强度；当铝合金材料实际的应变硬化指数在f0.2/10的±50%以内，其取值可暂取f0.2/10；初弯曲幅值在超过L/1000之后，构件承载力明显降低，且不利影响逐渐加大，在加工时建议将初弯曲幅值控制在L/1000以下。 （4）采用有限元软件ANSYS Workbench探究了长细比、翼缘宽厚比、腹板宽厚比对结构破坏形态、稳定极限承载力、材料强度利用率、有效厚度折减系数的影响，结果表明：长细比较小的构件，其局部屈曲后强度的提升潜力也较大；中国规范高估了槽型截面加劲板件的宽厚比限值，导致构件的承载力计算结果偏于不安全；增加构件的宽厚比可有效提高材料的强度利用率；翼缘宽厚比的增加将明显降低构件的有效厚度折减系数和极限承载力，在设计时应尤其注意控制槽型截面的翼缘宽厚比限值。 |
| 作者： | 唐悦辉 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 胡俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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