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基于数值模拟的梯形波纹钢腹板抗剪性能研究
| 论文题名： | 基于数值模拟的梯形波纹钢腹板抗剪性能研究 |
| 关键词： | 波纹钢腹板;抗剪性能;数值模拟;有限元模型 |
| 摘要： | 波纹钢腹板组合梁桥将波纹钢、混凝土结合起来，大大提高了桥梁结构的强度、稳定性以及材料的使用效率，是一种值得推广的新型桥梁结构形式。波纹钢腹板几乎承担着桥梁截面内所有的剪力，对腹板抗剪性能的研究十分重要。本文采用经过试验验证的Ansys有限元分析模型，对梯形波纹钢腹板的弹性剪切屈曲强度和极限抗剪强度进行了研究，主要内容如下。 (1)以波纹钢腹板模型的室内试验为基础，考虑到该试验模型的边界条件接近于工程实际，建立了一个符合试验边界条件的波纹钢腹板有限元分析模型;对比试验结果与有限元分析结果，两者吻合较好。 (2)用验证后的有限元模型，考虑四边简支和四边固支两种边界条件，模拟分析出腹板弹性剪切屈曲强度，将8种弹性剪切屈曲强度理论公式计算值与数值结果进行对比;利用对比结果，提出了弹性剪切屈曲强度理论公式的修正建议。 (3)指出文献记载中的较多极限抗剪强度理论公式基于四边简支的边界条件，与实际工程中腹板处于四边简支与四边固支之间的边界条件有偏差，极限抗剪强度的计算值可能偏保守。建立基于试验边界条件的76个有限元模型，考虑材料、几何非线性以及腹板初始缺陷，采用非线性屈曲分析，通过数据拟合，并与文献中的两种公式进行对比，建议了符合试验边界条件的腹板极限抗剪强度理论公式。 (4)以腹板厚度、腹板高度、腹板波纹高度和腹板长度为参数，建立31个有限元模型，研究4个参数的变化对极限抗剪强度和承载力的影响程度，得出了相应的结论;同时，针对腹板剪切屈曲破坏和剪切屈服破坏两种情形，提出了腹板抗剪强度的设计建议。 (5)利用建议的弹性剪切屈曲强度修正公式和极限抗剪强度公式，对泼河大桥中的腹板进行抗剪强度试算，同时建立经本文试验验证后的有限元模型，将建议公式解与有限元解进行对比，两者吻合较好，验证了本文对两种公式建议的合理性，阐述了腹板弹性剪切屈曲强度和极限抗剪强度的计算方法。 本文对梯形波纹钢腹板的抗剪性能进行了研究，得到的结论和两种建议公式能够为实际工程中腹板抗剪强度的设计提供参考。 |
| 作者： | 胡金木 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 冯文贤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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