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大跨度斜拉桥扁平钢箱梁整体-局部相关稳定问题研究
| 论文题名： | 大跨度斜拉桥扁平钢箱梁整体-局部相关稳定问题研究 |
| 关键词： | 整体-局部相关屈曲;稳定性;极限承载力;U形加劲板;扁平钢箱梁;斜拉桥;加劲板单元;混合有限元法;位移协调方程;初始变形;残余应力;钢结构 |
| 摘要： | 本文在总结前人研究成果和各国设计经验的基础上,结合我国大跨扁平钢箱梁斜拉桥的建设实践,较为系统地研究了大跨度斜拉桥扁平钢箱梁整体-局部相关稳定问题.主要做了以下工作:一、采用板单元实际模拟板件和加劲肋,划分网格时以加劲肋较小的尺寸为基础来划分以保证板单元的形状测试通过,会导致庞大的有限元模型,一类稳定分析又需要较多的迭代运算,往往造成在目前的微机上无法按全真模型计算实桥的线弹性稳定问题.本文提出了用于扁平钢箱梁斜拉桥线弹性稳定分析的加劲板单元.加劲板单元共有四个节点,19个实常数.经过大量的算例验证证明本文提出的加劲板单元计算结果准确,计算空间消耗大大减小,是解决扁平钢箱梁斜拉桥线弹性整体-局部相关稳定分析的一个好方法.二、采用本文建立的加劲板单元进行了加劲板件的整体-局部线弹性相关稳定分析.分析了加劲板件随着加劲刚度的变化经历的整体屈曲、整体-局部相关屈曲、局部屈曲的过程,分析了加劲条的抗弯刚度和抗扭刚度对稳定的影响.三、针对扁平钢箱梁U形加劲板提出等效的加劲板单元,用两种方法讨论了等效加劲板单元等效换算板的横向分配刚度的计算方法和简化计算方法,并进行了算例验证.四、采用本文建立的加劲板单元对扁平钢箱梁的整体-局部线弹性相关稳定问题进行了分析,分析了横隔板、纵腹板对扁平钢箱梁的整体-局部线弹性相关稳定的影响.对纵向加劲肋的构造影响进行了参数分析,并讨论了纵向加劲肋的合理构造.五、用混合有限元法(梁单元和本文建立的加劲板单元混合)对扁平钢箱梁的整体-局部线弹性相关稳定问题进行了分析,采用位移协调方程的概念来保证杆系单元与板单元的位移协调;对中间挂索和两侧挂索的扁平钢箱梁斜拉桥进行了整体-局部线弹性相关稳定分析.六、对不同相对宽厚比系数的开口加劲板件进行了稳定极限承载力的分析,分析了初始变形和残余应力对开口加劲板件稳定的影响.七、对工程常用的U形加劲板件进行了线弹性稳定和稳定极限承载力的计算,分析了初始变形和残余应力对U形加劲板件的稳定极限承载力的影响.八、用混合有限元法(梁单元和一般的高阶壳单元混合)计算分析了大跨度扁平钢箱梁斜拉桥的整体-局部非线性相关稳定极限承载力问题,提出了简化的考虑方法. |
| 作者： | 颜海 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 范立础;吴冲 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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