波形鋼腹板PC組合箱梁腹板剪切屈曲穩(wěn)定性能研究.pdf

1、波形鋼腹板PC組合箱梁橋結(jié)構(gòu)因能夠充分利用混凝土和鋼腹板的材料特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)受力明確等優(yōu)勢(shì)而受到國(guó)內(nèi)外眾多設(shè)計(jì)師的青睞，然而國(guó)內(nèi)對(duì)該橋型的理論研究尚處于探索階段，實(shí)際工程應(yīng)用較少，設(shè)計(jì)與施工水平有待進(jìn)一步提高。
　　在波形鋼腹板PC組合箱梁抗剪承載力驗(yàn)算中，波形鋼腹板的剪切屈曲穩(wěn)定扮演著不可替代的控制因素，因此對(duì)其進(jìn)行定性定量分析顯得異常必要。本文在分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究成果和工程設(shè)計(jì)實(shí)例的基礎(chǔ)上，采用大型通用有限元程序ANSYS并結(jié)合現(xiàn)

2、有理論，建立不同幾何構(gòu)造參數(shù)的腹板空間有限元模型，分別進(jìn)行線性、非線性有限元分析計(jì)算，研究成果可為波形鋼腹板在實(shí)橋中的尺寸設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。主要完成工作如下；
　　一、在大量閱讀國(guó)內(nèi)外有關(guān)該組合梁橋研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)波形鋼腹板屈曲穩(wěn)定理論進(jìn)行了整理，總結(jié)了腹板局部屈曲強(qiáng)度、整體屈曲強(qiáng)度及合成屈曲強(qiáng)度的線彈性理論公式，及考慮塑性變形的非線性經(jīng)驗(yàn)公式。
　　二、采用ANSYS建立空間有限元模型，建模過(guò)程中假定剪力完全由波形鋼腹

3、板承擔(dān)，即腹板處于純剪切受力狀態(tài)，波腹板幾何尺寸在參考鄄城黃河大橋的基礎(chǔ)上變化，在理想線彈性條件下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征值屈曲分析，分別研究腹板波形形狀（波高、波折角度、直板長(zhǎng)度）、板厚、腹板高度和橫隔板間距等變化對(duì)結(jié)構(gòu)屈曲模態(tài)和屈曲極限荷載的影響規(guī)律，并將不同算例代入彈性屈曲理論公式進(jìn)行計(jì)算，對(duì)各計(jì)算理論的準(zhǔn)確性和適用性進(jìn)行了評(píng)價(jià)和驗(yàn)證。
　　三、在腹板特征值屈曲分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)ANSYS非線性屈曲分析功能，采用一致缺陷模態(tài)法引入結(jié)構(gòu)

4、初始幾何缺陷，并計(jì)入材料非線性、幾何非線性和大變形效應(yīng)等，啟用ANSYS弧長(zhǎng)搜索功能，對(duì)波形鋼腹板全過(guò)程屈曲響應(yīng)進(jìn)行跟蹤分析。研究各幾何構(gòu)造參數(shù)在非線性有限元計(jì)算條件下腹板剪切屈曲全過(guò)程荷載-位移曲線及屈曲極限荷載變化趨勢(shì)，并對(duì)屈曲后行為進(jìn)行研究分析。
　　四、將有限元計(jì)算值和理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)線彈性和非線性范圍內(nèi)各理論公式的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)，給出了相應(yīng)計(jì)算建議采用的理論公式。
　　本文通過(guò)對(duì)波形鋼腹板剪切屈曲穩(wěn)定性