检索结果-南通市图书馆

作者：徐镜武汉理工大学

学位级别：硕士

钢-混组合梁桥不仅具有受力性能良好、较好的抗震性能、自重轻、施工方便等优点,较大的跨越能力是钢-混组合梁桥另一显著优点。当对桥梁跨径需求较大时,钢-混组合梁桥是优先考虑的桥梁结构形式。随着钢-混组合梁桥跨径的增大,钢-混组合... 详细信息

钢-混组合梁桥不仅具有受力性能良好、较好的抗震性能、自重轻、施工方便等优点,较大的跨越能力是钢-混组合梁桥另一显著优点。当对桥梁跨径需求较大时,钢-混组合梁桥是优先考虑的桥梁结构形式。随着钢-混组合梁桥跨径的增大,钢-混组合梁桥的腹板高度也随之增加,一般的大跨径钢-混组合梁桥的高跨比为1/20/25。钢-混组合梁桥中腹板高度的增加,对钢-混组合梁桥的设计提出了新的挑战,我国现有的桥梁设计规范在一定程度上并不能满足钢-混组合梁桥腹板的设计与验算要求。钢-混组合梁桥中腹板的稳定性问题归根结底还是板件稳定性问题,而板件边界条件的确定是进行板件稳定性问题研究分析的关键,目前板件稳定性分析理论对板件的边界条件主要采用两种简化形式:四边简支边界与四边嵌固边界。钢-混组合梁桥中,混凝土桥面板与钢主梁之间主要是通过剪力钉进行连接。混凝土桥面板、剪力钉、钢主梁翼缘对腹板均会产生弹性转动约束作用,钢-混组合梁桥钢腹板边界具有明显的弹性转动约束特征,实际边界是介于简支边界与嵌固边界之间。本人所在课题组研究了剪力钉布置方式、结构尺寸、材料参数等影响因素对组合翼缘弹性转动约束系数χ的影响,并推导了考虑剪力钉布置方式、结构尺寸、材料参数等影响因素的组合翼缘弹性转动约束系数χ的计算公式及钢-混组合梁腹板临界屈曲应力计算公式,开展了剪切荷载下钢-混组合梁的腹板屈曲试验研究工作,采用试验手段验证了剪切荷载下上述公式的适用性与正确性。本文在以上研究基础上完成了弯曲荷载下钢-混组合梁腹板稳定性试验研究工作,主要完成工作如下:(1)分析国内外关于板件稳定性的研究现状。通过查阅大量国内外文献,对国内外关于板件稳定性的研究现状进行深入了解,分析现有研究存在的不足之处,说明开展弯曲荷载下钢-混组合梁腹板稳定性试验研究的重要意义,在本人所属课题组之前关于钢-混组合梁腹板稳定性的研究基础上针对这些不足引出本文的研究主要内容与拟解决的关键科学问题。(2)介绍钢-混组合梁腹板弯曲屈曲分析理论。详细介绍了考虑剪力钉布置方式、结构尺寸、材料参数等影响因素的组合翼缘弹性转动约束系数χ的计算公式,在此基础上介绍了弹性转动约束边界的钢-混组合梁腹板弯曲临界屈曲应力的计算公式,为后续开展弯曲荷载下钢-混组合梁腹板稳定性试验研究奠定理论基础。(3)钢-混组合梁腹板弯曲屈曲有限元数值分析。采用有限元数值分析方法,运用ANSYS软件对钢-混组合模型试验梁进行建模,对两点集中荷载下有限元模型的屈曲特性进行了分析。获得了试验梁有限元模型的跨中竖向位移、腹板平面外位移、应力分布、屈曲模态等有限元分析结果。通过有限元分析结果与本文公式计算结果的对比,验证本文计算公式的正确性。(4)钢-混组合梁腹板弯曲屈曲试验研究。采用试验手段,对弯曲应力作用下钢-混组合模型试验梁的弯曲屈曲特性开展了研究。通过试验结果与本文公式计算结果的对比,对本文弯曲临界屈曲应力计算公式的正确性进行验证。试验还研究了剪力钉布置方式对组合翼缘弹性转动约束系数χ与腹板弯曲临界屈曲应力的影响规律,获得了弯曲应力作用下不同剪力钉布置方式的钢-混组合模型试验梁的屈曲模态与弯曲临界屈曲应力试验结果。

关键词：钢-混组合梁弯曲荷载剪力钉腹板稳定性

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大跨度钢箱梁顶推施工腹板局部稳定性研究

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江西建材 2023年第10期 253-255页

作者：胡嫄厦门城市职业学院建筑工程学院福建厦门361008

文中以某大跨钢箱梁步履式顶推架设法施工为例,通过建立有限元计算模型,分析了钢箱梁顶推过程中腹板局部失稳现象,进一步研究了采用满足钢箱梁整体受力的原设计截面、加厚腹板、设置腹板横向短加劲肋加固、设置腹板纵向加劲肋加固四种... 详细信息

文中以某大跨钢箱梁步履式顶推架设法施工为例,通过建立有限元计算模型,分析了钢箱梁顶推过程中腹板局部失稳现象,进一步研究了采用满足钢箱梁整体受力的原设计截面、加厚腹板、设置腹板横向短加劲肋加固、设置腹板纵向加劲肋加固四种方案的腹板局部稳定性,采用较为经济的设置横向短加劲肋加固方案。主梁在后续顶推施工过程中未发生腹板局部失稳的现象,保障了现场顶推施工的安全进行,可为同类型桥梁设计及施工提供参考。

关键词：大跨径钢箱梁步履式顶推腹板稳定性有限元分析加固措施

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高强度工字钢梁腹板抗剪性能试验

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中国公路学报 2017年第3期30卷 65-71页

作者：段兰王春生王世超刘浩姚晓飞长安大学公路大型结构安全教育部工程研究中心陕西西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

为了充分利用高强钢的高强度特性,设计了4片采用Q420qD高强度腹板的焊接工字钢梁,并采用跨中单点加载的形式进行抗剪性能试验研究。分析了腹板高厚比、翼缘约束效应、剪跨比等关键参数对高强度工字钢梁抗剪性能的影响规律,研究了高强度Q... 详细信息

为了充分利用高强钢的高强度特性,设计了4片采用Q420qD高强度腹板的焊接工字钢梁,并采用跨中单点加载的形式进行抗剪性能试验研究。分析了腹板高厚比、翼缘约束效应、剪跨比等关键参数对高强度工字钢梁抗剪性能的影响规律,研究了高强度Q420qD腹板的抗剪极限承载能力及剪切破坏机理,并验证建议理论模型的正确性与腹板抗剪承载力计算公式对高强度钢梁的适用性。研究结果表明:试验梁在腹板弹性剪切屈曲后均形成了拉力带,充分发挥了屈曲后强度,最终形成框架机构;基于试验结果确定了高强度工字钢梁腹板的拉力带分布形式与破坏框架模型,其可作为高强度工字钢梁腹板的剪切失效理论模型;采用较大的翼缘相对腹板刚度,可提供更强的剪切抗力,理论计算时应计入翼缘对腹板的约束效应,试验与理论计算的对比分析结果验证了高强度工字钢梁翼缘对腹板约束系数的合理取值应为1.25,理论模型与计算公式适用性强;随着剪跨比的增大,试验梁的腹板屈曲后强度均充分发展,但试验梁在弹性屈曲后的腹板面外变形明显减小,仅在临近剪切极限强度时腹板面外变形呈不收敛增长,因此高强度腹板设计时应兼顾腹板面外屈曲变形的控制与腹板屈曲后强度的有限利用,保证高强钢桥使用阶段的安全可靠。

关键词：桥梁工程工字钢梁抗剪性能试验高强钢腹板稳定性屈曲后强度

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弹性转动约束边界钢—混组合梁高腹板加劲肋设计方法

弹性转动约束边界钢—混组合梁高腹板加劲肋设计方法

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作者：方圆武汉理工大学

学位级别：硕士

钢-混凝土组合梁桥结构混凝土桥面板通过剪力钉与钢主梁建立联系,传统的板件稳定理论基本是基于四边简支理论,对于钢混组合结构,混凝土板对钢梁腹板的约束效应不容忽视,按照传统的约束四边简支理论进行组合梁腹板的局部稳定分析不合理... 详细信息

钢-混凝土组合梁桥结构混凝土桥面板通过剪力钉与钢主梁建立联系,传统的板件稳定理论基本是基于四边简支理论,对于钢混组合结构,混凝土板对钢梁腹板的约束效应不容忽视,按照传统的约束四边简支理论进行组合梁腹板的局部稳定分析不合理。随着腹板边界约束的改变,腹板上加劲肋位置及加劲肋刚度也受到边界约束而发生相应的改变。采用传统的稳定设计方法和加劲方法均不能满足组合梁的稳定设计要求,大跨径钢混组合梁的高腹板的稳定性问题也越来越成为新的设计热点。钢-混凝土组合梁的边界约束作用直接影响组合梁高腹板局部稳定特性,通过建立钢混组合梁的转动约束分析模型,以理论推导为主,采用里兹能量法和变分法,进行约束腹板的稳定性和加劲板稳定性临界屈曲应力推导,并将结果与经典理论结果和有限元结果进行对比验证。建立钢混组合梁的边界约束模型,组合梁边界从腹板边缘分离出来,采用能量法考虑边界变形能量并结合变分运算,推导了腹板在均匀压缩、不均匀压缩,均匀剪切(包括狭长板剪切和有限长度板剪切)等荷载情况下的临界屈曲应力。基于腹板的临界屈曲应力计算公式,考虑加劲肋的变形能,推导了受压板件分别带刚性纵肋和柔性纵肋,刚性横肋和柔性横肋,以及剪切板带刚性横肋和柔性横肋的板件的临界屈曲应力公式,并推导了纵横向加劲肋的临界刚度。提出考虑转动约束边界的加劲肋的设置方法,包括横向加劲肋和纵向加劲肋的设计,横向加劲肋又包含支承加劲肋和中间加劲肋,支承加劲肋主要设置在反力点和集中荷载处,需要满足材料强度的要求,中间加劲肋的间距设计分为不考虑弯曲正应力的影响和考虑弯曲正应力的情况。纵向加劲肋的间距设计时,不考虑弯曲正应力时,则按照加劲后的各板元的屈曲安全度相等原则即可,考虑弯曲正应力的影响时根据组合结构弯剪复合作用的屈曲方程推导得到。为便于组合梁腹板的稳定设计,根据腹板的加劲情况和实际受力情况,并且保证腹板在材料强度破坏之前不发生稳定破坏即可,据此确定加劲的腹板不发生稳定问题的尺寸限值。边界刚度的增加直接导致其边界作用的腹板的临界屈曲应力的增加,腹板的自稳定的尺寸限值也随之增大。

关键词：腹板稳定性转动约束屈曲应力加劲肋刚度合理位置

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基于压电陶瓷的H型钢腹板极限承载力监测研究

基于压电陶瓷的H型钢腹板极限承载力监测研究

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作者：晏浩城江西理工大学

学位级别：硕士

H型钢腹板的稳定性对于施工过程以及工程后续来说,是影响安全的重要因素之一,本文基于压电陶瓷传感器对H型钢腹板稳定性及其极限承载力进行研究,并实时监测H型钢腹板的稳定性,提出一种使用压电陶瓷监测H型钢腹板稳定性的方法,该方法可... 详细信息

H型钢腹板的稳定性对于施工过程以及工程后续来说,是影响安全的重要因素之一,本文基于压电陶瓷传感器对H型钢腹板稳定性及其极限承载力进行研究,并实时监测H型钢腹板的稳定性,提出一种使用压电陶瓷监测H型钢腹板稳定性的方法,该方法可用于研究H型钢腹板的稳定性和极限承载力。目前用于结构健康监测(SHM)的方法有很多种,包括超声波、声发射(AE)、图像处理、光纤传感器和同轴电缆传感器等多种技术。但目前采用较低成本的研究方法大多只适用于具有简单几何形状或限制区域的结构上;然而,实际工程结构的声发射源定位策略相当复杂。而基于人工神经网络的真实结构源定位方法,以及使用分布式传感器(分别为智能薄膜、光纤传感器和二元裂纹传感器)来监测结构的健康状态尽管是高度准确和高效的,但大多数都是较为昂贵的。由于系统和传感器探头的高成本,上述大多数方法不适合实时应用。因此,有必要开发一种低成本的实时监测钢筋混凝土梁裂缝发生和发展的方法。为了实现实时监控,传感器必须是低成本的,并且是可以与混凝土结构集成的。压电陶瓷材料由于其低成本、快速响应和可嵌入性等优点,已被广泛应用于健康监测的传感器。目前使用压电陶瓷对含有H型钢的结构进行结构健康监测的研究已经有了一定的成果,但仍需在传感器材料、信号处理算法、监测参数等方面进一步研究和优化,且现有研究下用于结构健康的实时监测的成本相对较高难以大规模应用。因此,有必要开发一种低成本,能实时健康监测钢筋混凝土梁裂缝发生和发展的方法。为了实现对结构的实时监测,传感器必须是低成本,且需要埋置于混凝土内部,与混凝土结构集成的。近年来,锆钛酸铅压电陶瓷传感器由于其成本低、带宽宽、双传感和驱动功能、能量收集和强压电效应等优点,被越来越多地用于各种建筑结构的结构健康监测。本文提出了一种基于锆钛酸铅压电陶瓷传感器的H型钢腹板极限承载力的监测方法。本文首先介绍了H型钢腹板理论下的弹性屈曲应力计算,再通过加入实际存在的各种初始缺陷进行分析,得到实际情况下的H型钢腹板弹塑性屈曲应力,进一步针对H型钢腹板进行极限承载力计算,为后文的腹板加载试验以及ANSYS有限元仿真提供理论依据,可以通过仿真结果及理论公式进行对比,进一步验证试验的准确性。接着通过两组电液伺服试验机模拟重复加载响应的对照试验,用控制变量的方法定量的讨论了PZT压电陶瓷传感器接收信号的频率幅度与H型钢腹板的荷载和高度之间的关系。同时讨论了在H型钢腹板处添加斜撑对H型钢腹板稳定性及其极限承载能力的影响。此外,还开发了一个能量指数来定量评估应力波能量的衰减。该能量指数可用于评估H型钢腹板的应力和极限承载力,并为预警和应力评估提供实时监测数据。最后通过ANSYS软件对建模出的试件进行分析,分析各种腹板单元的变形情况,通过计算和分析,验证前文中所提出的实时监测H型钢腹板稳定性方法的可行性,并给出了一个在实际工程中可运用该方法进行实时监测的实例(智能骨料SA)。基于此,本文提出了一种基于压电陶瓷传感器通过电液伺服式试验机模拟反复加载响应的创新方法。同时也提出了一种对H型钢腹板受力情况的定量评估,即能量指数。可以通过观察信号幅值从逐渐增大到逐渐减小的临界点,检测出H型钢能够承受的极限承载力,从而判断H型钢是否存在失稳。这可以用于监测H型钢腹板在整个施工过程中的受力情况,还可以用于后续实时结构健康监测,以确定未来是否会由于其他原因到达结构的极限承载力导致结构被破坏。对H型钢腹板的实时监测为结构设计的优化提供了重要的数据支持,可以及时检测结构损伤或疲劳,从而采取相应的维护和加固措施,确保结构的安全。

关键词：压电陶瓷传感器 H型钢腹板稳定性结构健康监测能量指数

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