波形钢腹板腐蚀后的剪切屈曲性能研究

作     者：何可 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卫星

授予年度：2018年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：波形钢腹板 剪切屈曲 非线性 有限元分析 腐蚀参数 强度折减系数 

摘      要：研究目的:波形钢腹板PC箱梁桥由于其优越的力学性能和经济性,在桥梁的建设中越来越广泛的被采用。作为金属材料,材料的腐蚀会导致波形钢腹板在服役过程中的性能与设计时相差甚远。波形钢腹板的剪切屈曲往往是设计过程中的控制因素,为了了解材料腐蚀对波形钢腹板的剪切屈曲影响规律,本文对其腐蚀后的剪切屈曲性能进行了研究。研究方法:首先归纳比较现有的波形钢腹板局部、整体和相关剪切屈曲的强度计算公式,以及其推导过程中所采用的假定;其后通过控制腐蚀参数(包括腐蚀坑的分布、腐蚀坑直径大小、腐蚀的范围、腐蚀的深度、腐蚀的体积和腐蚀位置等)的不同,建立腐蚀后的波形钢腹板有限元模型,对不同腐蚀参数的影响规律进行了有限元分析,过程中提出了相对等效腐蚀面积的概念,相对等效腐蚀面积即腐蚀体积占总体积的比值与腐蚀深度比和腐蚀范围比两项乘积的比值;最后进行波形钢腹板的剪切屈曲承载试验,对试件四种不同的腐蚀模式下的剪切屈曲各项性能进行了探究,并将试验所得结果与有限元计算结果进行对比。研究结论:腐蚀范围、腐蚀深度和腐蚀体积是影响波形钢腹板的剪切屈曲强度的三个主要参数;总结了波形钢腹板的剪切屈曲变形和剪切屈曲强度受三个参数影响规律,并总结出与此三个参数有关的波形钢腹板剪切屈曲强度折减系数计算公式;承载试验所得剪切屈曲强度数据,验证了提出的强度折减系数计算公式的正确性。通过对波形钢腹板腐蚀后的剪切屈曲性能进行有限元与试验探究,初步掌握了它的变化规律,为同类桥梁的设计和相关研究提供了参考。