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铁路波纹钢腹板箱梁单索面矮塔斜拉桥方案设计及其结构静动力计算研究

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铁路波纹钢腹板箱梁单索面矮塔斜拉桥方案设计及其结构静动力计算...

作者：苟超西南交通大学

学位级别：硕士

论文首先总结回顾了波纹钢腹板箱梁矮塔斜拉桥的国内外发展状况及结构特点。论文以铁路拟建嘉陵江大桥为工程背景,首次提出单索面波纹钢腹板箱梁矮塔斜拉桥设计方案,采用大型有限元计算软件MIDAS建立基于梁单元的全桥组合有限元模型,详... 详细信息

论文首先总结回顾了波纹钢腹板箱梁矮塔斜拉桥的国内外发展状况及结构特点。论文以铁路拟建嘉陵江大桥为工程背景,首次提出单索面波纹钢腹板箱梁矮塔斜拉桥设计方案,采用大型有限元计算软件MIDAS建立基于梁单元的全桥组合有限元模型,详细计算分析桥梁94个施工阶段的受力和变形,考虑并分析时间依存效应对成桥后期结构的影响;计算分析运营阶段列车活载、风荷载、体系温度荷载、温度梯度荷载、横向摇摆力、制动力和不均匀沉降各单独工况作用及各种组合工况作用下桥梁的效应;利用子空间迭代法计算了桥梁的自振周期和振型,用反应谱法和时程分析法对该桥地震响应进行计算分析。作者还利用大型有限元软件ALGOR建立全桥实体单元模型,并进行考虑施工阶段的全桥空间有限元静力计算,着重对波纹钢腹板进行详细应力分析,并对其局部、整体和组合三种剪切屈曲模式进行检算分析,给出其应力分布规律和受力特点。由此,作者比较全面地了解了波纹钢腹板箱梁矮塔斜拉桥的静力和动力性能,并掌握了运用大型有限元软件计算大跨度桥梁的方法。

关键词：矮塔斜拉桥波纹钢腹板地震响应有限元分析剪切屈曲

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波形钢腹板PC组合箱梁桥的受力性能分析

波形钢腹板PC组合箱梁桥的受力性能分析

作者：叶明月长安大学

学位级别：硕士

目前,随着我国社会与经济的快速发展,桥梁的转型与升级不断向前推进,波形钢腹板PC组合箱梁充分利用了混凝土与钢材的材料特性,以其经济美观、自重较轻、预应力效率高等优点,获得了较快的发展。这种桥梁结构形式在欧美与日本等发达国家... 详细信息

目前,随着我国社会与经济的快速发展,桥梁的转型与升级不断向前推进,波形钢腹板PC组合箱梁充分利用了混凝土与钢材的材料特性,以其经济美观、自重较轻、预应力效率高等优点,获得了较快的发展。这种桥梁结构形式在欧美与日本等发达国家得到了广泛的应用,以波形钢腹板代替混凝土腹板显著减少了工程数量,方便施工,因此,我们需要研究波形钢腹板PC组合箱梁的受力性能,为以后的类似工程提供相关的技术与经验支持。本文以邢台至衡水高速公路上的跨南水北调渠段的波形钢腹板桥梁为研究背景,主要做了以下研究工作:(1)总结了波形钢腹板PC组合箱梁桥的构造特征与受力特点,包括抗剪性能、抗弯性能、抗扭和畸变性能和连接键性能,比较分析了波形钢腹板PC组合梁桥优缺点,提出了本文的研究内容和技术路线。(2)以邢台至衡水高速公路上的跨南水北调渠段的波形钢腹板桥梁为研究背景,利用桥梁专业设计软件Midas/Civil建立有限元模型,给出了波形钢腹板箱梁进行强度验算时的分析方法,对其纵桥向、横桥向的力学性能进行了分析,对波形钢腹板桥梁正常使用极限状态与承载能力极限状态进行了设计计算。(3)分析了波形钢腹板箱型桥梁的腹板剪切屈曲特征,研究了国内外桥梁波形钢腹板剪切屈曲的计算方法,并对各计算方法进行了对比分析,最后以邢台至衡水高速公路跨南水北调渠段的波形钢腹板桥为实例对三种剪切屈曲进行了计算,分析了波形钢腹板PC组合箱梁桥的稳定性能。(4)介绍了PBL连接键特点,总结了波形钢腹板组合箱梁连接键的分类,分别研究了国内外桥梁工程应用中主要的四种连接键特点以及抗剪承载力计算方法,结合工程实例分析了波形钢腹板与混凝土板之间的水平剪力,对顶底板混凝土与波形钢腹板连接键的受力情况进行了分析计算。

关键词：组合梁桥波形钢腹板有限元法受力分析剪切屈曲

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钢板组合梁抗弯力学性能研究

钢板组合梁抗弯力学性能研究

作者：胡梦蝶湖南大学

学位级别：硕士

交通部于2016年正式下发相关文件进一步推动了钢结构和钢-混组合结构的应用,可见该类桥梁在国内具有广阔的应用前景和发展条件。钢-混组合结构在力学性能上兼具两种材料的优势,其关键力学问题研究已取得丰富的成果,但是关于钢板组合梁... 详细信息

交通部于2016年正式下发相关文件进一步推动了钢结构和钢-混组合结构的应用,可见该类桥梁在国内具有广阔的应用前景和发展条件。钢-混组合结构在力学性能上兼具两种材料的优势,其关键力学问题研究已取得丰富的成果,但是关于钢板组合梁的施工工艺、抗弯承载力方面的研究还不充分,对组合结构局部稳定问题缺乏考虑混凝土板和钢翼缘板对腹板边界约束的贡献,因此本文主要围绕钢板组合梁的抗弯力学问题,在现有研究成果的基础上,以云南省天生桥标准段40m跨钢板组合梁桥为依托,完成以下工作:1.叠合时间对组合结构受力及经济影响研究本文结合依托工程,考虑钢板梁与混凝土板的不同叠合时间,提出4种施工工艺,通过建立相应的有限元模型,研究不同施工工艺对结构受力性能的影响;通过建立桥梁经济效益的相对评价指标公式,评估了各施工工艺下的经济性能。结果表明,采用“先叠合钢板梁与预制桥面板、后整体吊装架设”工艺时,具有组合受力形式好、钢梁用量省、综合经济性显著等优势,可在实际工程中推广应用。2.不同理论下钢板组合梁抗弯承载力对比研究基于国内外规范中塑性抗弯承载力计算理论,本文完善了弹性抗弯承载力计算方法,并提出了考虑钢材应变强化后的抗弯承载力计算理论,并采用这些方法计算依托工程桥梁抗弯承载力。结果表明,同一截面塑性抗弯承载力是弹性抗弯承载力的1.2倍,弹性理论计算方法简便,但过于保守;本文考虑了钢材应变强化效应及截面实际应力分布,发现截面抗弯承载力提高了10%;本文计算方法与有限元结果吻合较好,可为组合结构抗弯强度计算提供参考。3.混凝土板和钢翼缘板的约束作用对腹板剪切屈曲影响研究本文通过建立组合结构混凝土板和钢翼缘板件尺寸与转动约束系数β的关系,研究不同β情形下对腹板剪切屈曲临界应力τ的影响,从而提出固嵌系数X的建议公式;最后以依托工程桥梁为例,对组合结构横向加劲肋最大间距进行设计。结果表明,考虑混凝土板和钢翼缘板组合作用后,τ提高了1.20～1.28倍;经大量数值分析发现,当010时,τ趋于恒定,据此,本文提出了固嵌系数X的建议公式,计算误差在1%以下;最后,计算了依托工程桥梁横向加劲肋的最大间距,本文计算方法可以有效减少横向加劲肋的数量,有利于工程经济效益,且相对可靠。

关键词：钢板组合梁叠合时间抗弯承载力剪切屈曲有限元分析

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斜拉桥波形钢腹板箱梁的力学特性研究

斜拉桥波形钢腹板箱梁的力学特性研究

作者：吕梁河南科技大学

学位级别：硕士

新密市溱水路大桥为国内第一座波形钢腹板箱梁斜塔无背索斜拉桥,该桥具有先进的设计理念。目前国内类似的桥型还相对较少,因此有必要对其力学特性进行深入研究。结合相关的理论知识,运用大型有限元软件建立主桥等效梁索模型和实体模型,... 详细信息

新密市溱水路大桥为国内第一座波形钢腹板箱梁斜塔无背索斜拉桥,该桥具有先进的设计理念。目前国内类似的桥型还相对较少,因此有必要对其力学特性进行深入研究。结合相关的理论知识,运用大型有限元软件建立主桥等效梁索模型和实体模型,研究了主桥及其波形钢腹板箱梁的力学特性,主要的研究内容和结论如下:建立等效梁索模型,研究了主桥的静力特性。结果表明,斜塔的纵向位移最大值位于塔顶,塔根处的轴力最大;主梁的轴压力从主墩墩顶附近向次墩附近逐渐递减;主墩最大轴压力位于其底部;斜拉索的索力峰值小于其设计索力,索力变幅较小。主桥设计合理,体现出了结构的优越性。建立等效梁索模型,研究了主桥的动力特性。对模型进行三向地震波激励,计算主桥各关键节点的位移和内力时程响应;在原等效梁索模型的基础上增设辅助墩,研究其对主桥动力性能的影响。结果表明主跨跨中节点、塔梁固结点以及次墩墩梁固结点沿三个方向的弯矩峰值均明显减小;主梁的三个关键节点以及主墩与次墩墩顶处的轴力峰值均显著降低。建立实体模型,研究了波形钢腹板箱梁的静力特性。结果表明波形钢腹板的竖向剪应力沿梁高的变化很小;在同一截面波形钢腹板的竖向挠度要大于混凝土板;混凝土板也承担了一定的竖向剪力;波形钢腹板的纵向正应变极小,与截面的纵向变形不一致。在实体模型分析的基础上建立主跨部分箱梁的简化空间有限元模型,在模型顶板的中心位置施加单位集中荷载,计算其临界屈曲应力,并与相应理论公式计算所得的各类屈曲应力结果进行对比;同时改变波形钢腹板的主要几何参数尺寸,研究各几何参数对波形钢腹板箱梁剪切屈曲性能的影响。结果表明不应把水平直板段水平长度不应设置过大,以防止结构发生局部屈曲失稳;适当增大波形钢腹板的水平折叠角,可以有效防止结构发生整体屈曲失稳,但水平折叠角的设计应结合腹板高度综合考虑;增大腹板厚度可以有效提高结构的抗屈曲性能特别是抵抗局部屈曲失稳的能力。上述主要结论可以为今后类似的工程实践提供一定的理论指导。

关键词：无背索斜拉桥波形钢腹板箱梁内力位移应变时程分析地震响应剪切屈曲

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波纹腹板钢梁的结构特点和受力性能

广西交通科技 2003年第3期28卷 15-17页

作者：宋建永纪伦张树仁哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

波纹钢腹板预应力混凝土梁桥是对传统的预应力混凝土梁桥的一次重大改进。首先,用波纹钢腹板代替混凝土腹板,大大降低了自重;此外,采用波纹钢腹板就避免了平钢腹板中通常都要布置的加劲肋。结合国外已有的分析成果和实桥资料,对波纹钢... 详细信息

波纹钢腹板预应力混凝土梁桥是对传统的预应力混凝土梁桥的一次重大改进。首先,用波纹钢腹板代替混凝土腹板,大大降低了自重;此外,采用波纹钢腹板就避免了平钢腹板中通常都要布置的加劲肋。结合国外已有的分析成果和实桥资料,对波纹钢腹板粱的力学性能,包括波纹钢腹板的剪切屈曲和波纹钢板梁的弯曲强度进行了介绍和分析。

关键词：波纹钢腹板预应力混凝土梁桥加劲肋剪切屈曲弯曲强度设计准则有限元分析抗弯性能

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钢板梁腹板的纯剪屈曲计算

石家庄铁道学院学报 1995年第2期8卷 114-118页

作者：韩邦飞赵建明李平石家庄铁道学院石家庄050043 青岛市政设计院青岛市266000

本文讨论了钢板梁腹板在剪切极限状态下的设计准则，根据复合有限条法对板的屈曲分析结果，给出了考虑翼缘约束影响的屈曲系数设计曲线，同时还给出了考虑腹板屈后强度时极限承载力的计算方法。

关键词：钢板梁剪切屈曲屈曲系数腹板计算方法

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某高层钢结构体系优化设计

工程建设与设计 2019年第23期 21-24页

作者：卢彬甘肃省城乡规划设计研究院有限公司

通过对某工程设计实例的3种钢结构体系:钢管混凝土柱-中心支撑、钢管混凝土柱-钢板组合剪力墙、钢管混凝土柱-钢板剪力墙利用软件YJK-A(1.***.1.0网络版)进行优化计算对比,最终采用钢管混凝土柱-钢板剪力墙结构体系,并进行了钢板剪力墙的... 详细信息

通过对某工程设计实例的3种钢结构体系:钢管混凝土柱-中心支撑、钢管混凝土柱-钢板组合剪力墙、钢管混凝土柱-钢板剪力墙利用软件YJK-A(1.***.1.0网络版)进行优化计算对比,最终采用钢管混凝土柱-钢板剪力墙结构体系,并进行了钢板剪力墙的稳定性分析。计算表明,该结构体系与其他2种结构体系相比,不仅技术先进,经济合理,具有较大的安全储备,且构造简单,较好地满足了建筑功能。可供同类高层钢结构体系的选取及设计参考。

关键词：高层钢结构结构方案对比钢板剪力墙剪切屈曲抗震设计

目前世界最大跨度波形钢腹板PC箱梁桥——安威川大桥的设计特点

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中外公路 2021年第2期41卷 87-90页

作者：张建勋赵谙笛(编译) 郑州市交通规划勘察设计研究院河南郑州450008 新疆建设职业技术学院

日本安威川大桥是一座横跨一级河道安威川和茨木-龟冈线县道的大跨径波形钢腹板PC箱梁桥。该桥主跨179m,主梁最大高度达11.5m。该文通过非线性有限元分析法和模型试验手段对桥梁的抗剪强度进行了测试研究,验证了波形钢腹板对高腹桥的适... 详细信息

日本安威川大桥是一座横跨一级河道安威川和茨木-龟冈线县道的大跨径波形钢腹板PC箱梁桥。该桥主跨179m,主梁最大高度达11.5m。该文通过非线性有限元分析法和模型试验手段对桥梁的抗剪强度进行了测试研究,验证了波形钢腹板对高腹桥的适用性。文中对比了4.8m标准节段和6.4m长节段两种悬臂施工方法的特点,强调了设计中应注意的事项以及悬臂施工的具体步骤,并对大跨径波形钢腹板PC箱梁桥的扭转性能和悬臂施工的屈曲风险两个关键问题进行了重点论述。

关键词：波形钢腹板快速施工剪切屈曲横向屈曲

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波形钢腹板的加劲肋构造形式研究

波形钢腹板的加劲肋构造形式研究