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薄壁曲线箱梁剪力滞数值计算与实验研究
| 论文题名： | 薄壁曲线箱梁剪力滞数值计算与实验研究 |
| 关键词： | 曲线箱梁;剪力滞效应;数值计算;有限元分析;受力行为 |
| 摘要： | 在薄壁箱梁中，剪力滞效应分析是一个非常重要的问题。国内外专家对直线箱梁的剪力滞效应研究很多，并提出了许多理论方法，但是这些方法都存在一定的假设，且分析过程繁琐，已经无法适应于复杂结构的分析。曲线箱梁与直线箱梁不同，其主要特点是：由于曲率的存在，仅仅在对称竖向荷载作用下，也将同时产生弯曲和扭转并相互影响，即所谓弯扭耦合作用，这就使曲线箱梁的结构分析要比直线箱梁复杂得多。随着计算机性能的提高，数值分析法能够全面考虑力学问题的各种影响因素，且具有较好的计算精度，成为剪力滞分析的重要方法。本文利用板壳有限元分析方法，建立曲线箱梁板壳有限元计算模型，并且通过实验进一步考察了曲线箱梁弹性阶段的剪力滞后现象和受力行为，主要内容如下： 1.分析了薄壁箱形梁的受力特点，阐述了其剪力滞后效应的概念，介绍了目前解决剪力滞问题的主要理论和方法，并探讨了其适用性和局限性。 2.总结了多个国家的多种规范中处理箱梁剪力滞效应的方法，并对其进行了对比研究。 3.基于有限元理论，运用大型通用软件ANSYS对不同因素情况下的曲线箱梁进行了建模，分析了各种因素对剪力滞效应的影响。考虑的影响因素主要包括：曲率半径、高宽比、板厚比、宽跨比等。从中总结出剪力滞随影响因素变化的规律，由此可得出对剪力滞效应影响最大的因素为宽跨比，并针对设计中如何减小剪力滞效应提出了建议。 4.使用一种双脊骨空间有限元模型，模拟了曲线箱梁的固有振动特性，并与壳元模型和实体元模型的计算结果进行了对比分析，验证了双脊骨模型的可靠性。另外，对双脊骨模型的脊骨间距、横向连接间距等参数对结构振动特性的影响进行了分析。 5.通过对曲线薄壁箱梁模型在静力荷载作用下的实验研究与分析，证实了曲线薄壁箱梁抗弯情况下存在剪力滞现象，实验结果与ANSYS仿真结果吻合良好。 6.首次考虑了曲箱梁结构在地震动载荷作用下的剪力滞效应，并通过对比得出了结构在静载和地震动载荷作用下不同的剪力滞分布规律，得到了一些曲箱梁剪力滞的新结论。 这些成果对于完善曲线箱梁的剪力滞效应的理论和具体应用具有重要价值。 |
| 作者： | 蔡汶珊 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 徐飞鸿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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