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结构损伤对大跨度铁路钢—混凝土组合桁梁桥力学性能的影响研究
| 论文题名： | 结构损伤对大跨度铁路钢—混凝土组合桁梁桥力学性能的影响研究 |
| 关键词： | 钢-混凝土组合桁梁桥;结构损伤;有限元分析;力学性能;虚拟裂缝 |
| 摘要： | 钢-混凝土组合桁梁桥是在普通组合梁桥基础上发展起来的一种桥梁结构，能充分发挥材料的性能，适用于大跨度、重荷载结构。近四五十年来，组合梁桥由于其良好的受力性能和经济性受到设计人员重视。之前世界上该类型桥梁的最大跨度为51.8m，我国西（安）-平（凉）铁路线上有3处跨高速桥梁采用钢-混凝土组合桁梁桥，跨度为80米，为当前世界最大跨度。如此大跨度的钢-混凝土组合桁梁桥在我国乃至世界都尚属首次建设，所以关于此类桥型的各方面研究都比较空缺。本文就以80m钢-混凝土组合桁梁桥为工程背景，对其可能产生的损伤进行研究，并建立损伤模型对桥梁损伤后的力学性能变化进行分析研究，主要内容有: (1)对引起钢-混凝土组合桁梁桥损伤的主要因素进行了分析。主要损伤部位是节点混凝土与钢腹杆的连接处。此类桥型的损伤是在环境腐蚀、列车荷载及温度效应等外部条件综合作用下引起的损伤。 (2)对钢-混结构的损伤机理进行了分析。建立钢-混凝土组合节点的非线性受力分析模型，对组合节点的主要复杂应力分布区域进行计算分析;对节点破坏过程进行模拟分析，研究节点的裂缝发展与应力变化等破坏过程。以上述研究为基础对钢-混凝土组合结构的损伤机理进行分析研究。 (3)对钢-混结构的理论及模型进行了分析研究，Mazars理论的假设为不存在初始损伤，Loland模型与分段线性理论的假设为存在初始损伤D0，并分别给出应力与应变，损伤与应变的关系曲线。对虚拟裂缝(FCM)理论及它与损伤理论的联合理论进行了分析研究。 (4)对结构损伤对钢-混凝土组合桁梁桥力学性能的影响进行研究。首先对损伤结构的数值模拟进行了分析研究。然后建立全桥有限元损伤分析模型，对桥梁结构损伤后桥梁力学性能的变化做分析研究。分别从槽形梁的截面应力、槽形梁截面挠度和腹杆应力变化等三个方面进行静力学性能分析;以结构的自振频率和振型这两个动力特性为指标进行结构的动力性能分析。最后，就损伤节点后对相邻节点的卸载影响做分析研究，分别建立考虑腹杆作用的有限元损伤模型与不考虑腹杆影响的有限元损伤模型进行对比分析计算。结果显示节点损伤后通过腹杆进行能量传递影响其他节点。 |
| 作者： | 王天 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王根会 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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