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工字形吊杆横梁悬臂段弯扭失稳问题研究
| 论文题名： | 工字形吊杆横梁悬臂段弯扭失稳问题研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土系杆拱桥;悬臂工字形横梁;吊杆;临界荷载;有限元 |
| 摘要： | 工字形钢横梁是组合桥面系结构中常用的构件。湘潭市湘江四大桥是主跨结构为120+400+120m的斜拉飞燕式钢管混凝土系杆拱桥，其桥面系采用悬吊体系，由钢横梁、钢纵梁和混凝土桥面板组成。本文以该桥为工程背景，基于弯扭失稳的有关理论，研究悬臂工字形横梁弯扭失稳的临界荷载，并对结果进行了对比分析，主要完成了以下几个方面的工作： 1.基于力矩平衡法和能量法，推导了双轴对称等截面、单轴对称等截面和单轴对称变高悬臂梁分枝点弯扭失稳问题的解析计算公式，分别以4m和17.5m长悬臂梁为例分析了荷载作用于构件自由端截面形心、上翼缘和下翼缘等不同荷载工况下的临界荷载，并与参考文献进行对比，校验了本文方法和计算精度的可靠性。 2.考虑到吊杆可能倾斜作用于吊杆横梁，引起了竖向荷载和横向荷载同时作用的情况，此时的悬臂构件的失稳问题转化为极值点失稳问题，本文基于力矩平衡法和线弹性本构关系推导了吊杆有初始偏转角时，悬臂梁的极值失稳问题的解析计算式，分析了不同初始偏转角下的P-φ曲线及其失稳临界荷载。 3.用大型有限元程序--ANSYS的板单元（SHELL63）建立了上述各悬臂横梁的有限元模型，对其进行了线弹性稳定分析，并与解析解进行了对比分析。 4.基于几何非线性和双重非线性分析方法，利用ANSYS软件，分析了在不同初始偏转角下的悬臂梁的临界荷载，与本文的解析结果进行了对比，并对极限荷载下构件的屈服应力场进行了分析。 5.基于铁木锌柯分析极值失稳的放大系数思路，采用回归分析法，给出了考虑吊杆初始偏转角影响的放大系数计算公式，便于工程应用。 |
| 作者： | 罗劲松 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 盛兴旺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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