城市钢箱梁人行天桥结构计算分析研究--《西南交通大学》2013年硕士论文
城市钢箱梁人行天桥结构计算分析研究
【摘要】：本文以成都市二环路丽都路口钢箱梁人行天桥为研究对象,分别用简化梁单元法、多体系应力叠加法和板壳有限元法进行计算。在简化梁单元法计算中,在对钢箱梁截面的特性进行计算的基础上,运用MIDAS软件用简单梁单元计算梁的受力。论文介绍了钢箱梁人行天桥计算中涉及到的剪力滞和格子梁概念,并用有效计算宽度考虑剪力滞的影响,采用多体系叠加法进行计算。在板壳有限元法计算中,运用MIDAS软件对该桥主梁部分的顶板、底板、腹板、横隔板和加劲肋等主要部件进行板单元模拟,建立全桥板单元模型,并进行分析计算。论文进一步比较了上述三种方法的计算结果异同,多体系应力叠加法和板壳单元法箱梁应力计算结果相近,简单梁的计算方法未考虑第二体系的应力和剪力滞的影响,顶板和底板计算应力偏小。论文还根据计算结果验算了人行天桥钢箱梁的静力、挠度和动力性能。计算结果显示,钢箱梁桥的挠度、桥梁基本振型自振频率验算均满足要求,钢箱梁有较大的安全储备,安全可靠。最后,论文对更大跨度的钢箱梁人行天桥进行计算分析,探讨加大梁高或者改变梁端支承条件两种方法的可行性。计算结果表明改变梁端支承方式能够有效提高自振频率,并对40m跨度、50m跨度的钢箱梁进行了静力、挠度和动力性能的验算。
【关键词】：
【学位授予单位】：西南交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：U441;U448.11【目录】：
摘要6-7Abstract7-10第1章 绪论10-19 1.1 研究背景10-11 1.2 人行天桥结构类型和钢箱梁人行天桥特点11-14
1.2.1 人行天桥类型11-13
1.2.2 钢箱梁人行天桥特点13-14 1.3 钢箱梁人行天桥的计算方法14-16
1.3.1 钢箱梁受力特征14-15
1.3.2 钢箱梁计算方法15-16 1.4 本论文研究对象和内容16-19
1.4.1 成都市丽都路口人行天桥相关资料16-17
1.4.2 本文的研究内容17-19第2章 钢箱梁人行天桥简化梁单元计算19-25 2.1 模型建立19 2.2 施加荷载19-20 2.3 各工况计算20-22
2.3.1 恒载计算20-21
2.3.2 活载计算21-22 2.4 恒载和活载组合计算22-24 2.5 小结24-25第3章 钢箱梁人行天桥多体系叠加计算25-34 3.1 剪力滞和有效宽度概念25-27
3.1.1 第一体系有效宽度26-27
3.1.2 第二体系有效宽度27 3.2 第一体系应力计算27-30 3.3 第二体系应力计算30-32 3.4 两个体系应力叠加32 3.5 活载挠度计算32 3.6 小结32-34第4章 钢箱梁人行天桥板壳单元计算34-46 4.1 模型建立34-35 4.2 施加荷载35 4.3 应力和变形计算35-43 4.4 自振频率计算43-44 4.5 计算结果比较44-46第5章 大跨钢箱梁人行天桥合理梁高和梁端约束条件探讨46-62 5.1 人行天桥动力设计概述46-47 5.2 40m跨度钢箱梁人行天桥合理梁高和改变梁端约束条件计算分析47-58
5.2.1 梁高对自振频率、应力和活载挠度的影响47-57
5.2.2 墩梁固结对自振频率和挠度的影响57-58 5.3 50m跨度钢箱梁人行天桥合理梁高和改变梁端约束条件计算分析58-60 5.4 小结60-62第6章 结论62-64致谢64-65参考文献65-68攻读学位期间从事的科研项目68-69个人简历69-70
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计算圆筒动态应力强度因子的有限元方法与叠加积分方法
优质期刊推荐泾阳黄土三轴蠕变特性研究及模型分析--《西北农林科技大学》2015年硕士论文
泾阳黄土三轴蠕变特性研究及模型分析
【摘要】：随着西部大开发的进行,被广泛作为基础工程建设的建筑材料、建筑环境和载体的黄土,其变形、强度与稳定性随时间变化的流变问题变得很明显。实践证明,许多工程的破坏与失稳问题,如自然边坡和人工边坡的破坏与失稳、基坑开挖临空面的缓慢侧向位移、地基以及路基的缓慢竖向位移、土石坝的变形与失稳、隧道施工及运营时的地表沉降和变形等问题,在大多数情况下并不是在开挖后形成或者工程完工后立即发生的,而是其中土体的应力和变形随着时间的推移不断地调整、变化和发展导致的。因此,仍需进一步全面深入研究黄土的蠕变特性,以期更加丰富和完善黄土蠕变理论,为具体实际工程的设计、施工与稳定性分析提供一定的指导作用,对保证黄土高原地区建筑体的长期安全和正常使用等方面,具有重要的理论和实践意义。基于对前人黄土三轴蠕变特性研究成果的总结与思考,本文将进一步利用SR-6型三联式三轴蠕变仪对陕西省泾阳县某边坡Q3黄土原状样和重塑样进行三轴固结排水蠕变试验研究,着重探讨含水率、围压、偏应力水平、应力路径、初始主应力角以及其耦合作用对蠕变特性的影响,并对试验结果进行整理分析,建立适合该地区黄土的蠕变模型,本文主要研究成果如下:(1)该地区黄土具有明显的蠕变特性,重塑样呈非线性衰减蠕变特性,而原状样呈线性衰减蠕变特性。土样蠕变变形量的大小受偏应力水平、围压以及含水率的影响显著,土样在高偏应力水平、小围压、大含水率的条件下蠕变现象明显且蠕应变较大。(2)不同应力路径下重塑黄土的蠕变规律一致,而在各级偏应力水平下,蠕变变形量差别明显。过量加载后卸载试样的蠕变变形值最大,分级加载试样的蠕变变形次之,分别加载试样的蠕变变形最小。(3)由于分级荷载的非线性累积后效影响,使得Boltzmann线性叠加法和陈氏法两种方法处理实测数据所得结果有所差别,针对分级加载非线性蠕变应尽可能使用陈氏法来处理数据。基于数理统计的方法,依据试验资料建立了适合描述该地区90%压实度重塑黄土在20%~65%偏应力水平下非线性衰减蠕变特性的两种经验蠕变模型,二者各具优点,在实际应用中应综合考虑,以期达到互相验证的效果。(4)利用分级增量循环加载方式对原状黄土粘弹塑性基本规律的分析可知,加载时原状土样所产生的蠕应变由瞬时弹性变形、瞬时塑性变形、粘弹性变形和粘塑性变形四部分组成。卸载后,原状土样产生衰减粘弹性回弹变形,回弹量随着卸荷量的减小,围压的增大,含水率的增大而减小。但由于该地区原状黄土胶结强度较弱以及内部存在不均匀大孔隙,在较低的应力水平下便表现出较强的塑性变形特性,回弹变形不明显,蠕变过程中的粘弹性变形在蠕应变中所占比重较小。加卸荷应力历史对黄土的蠕变变形具有累积效应,将会加大土体的蠕变变形。依据试验资料建立了可以较好地描述该地区原状黄土的三轴线性衰减蠕变特性粘弹塑性9元件蠕变模型,物理意义明确,且模型参数可由Origin软件拟合得到。(5)不同初始主应力角的原状土样蠕变规律一致,当轴向偏应力较小时,初始主应力角对土体的蠕变特性有一定的影响,任意时刻,轴向蠕变变形随着初始主应力角的增大而增大,由于该地区黄土的结构性不明显,总体差别不大。随着轴向偏应力的增大,致使土样的原生结构被压坏,土样本身不再具有结构各向异性,对于不同初始主应力角的土样,其蠕变变形差别减小,且其大小关系没有一定的规律性。
【关键词】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TU411【目录】：
摘要5-7ABSTRACT7-12第一章 绪论12-21 1.1 论文选题依据12-13 1.2 土体流变特性研究进展13-19
1.2.1 土体流变微观试验及微观模型理论13-14
1.2.2 土体流变宏观试验及宏观模型理论14-18
1.2.3 黄土蠕变特性研究现状18-19 1.3 本文研究的主要内容19-21第二章 试验设备及研究方法21-29 2.1 试验设备及土样的选取与制备21-23
2.1.1 试验设备21
2.1.2 试验土样的选取与制备21-23 2.2 试验方法23-29
2.2.1 加载方式23-24
2.2.2 分级加载试验数据处理方法24-26
2.2.3 试验步骤26-27
2.2.4 试验方案27-29第三章 不同应力路径下重塑黄土三轴蠕变特性29-48 3.1 试验结果分析29-41
3.1.1 分级加载试验不同数据处理方法对比分析29-31
3.1.2 不同应力路径下三轴蠕变规律对比分析31-32
3.1.3 不同含水率和围压下三轴蠕变规律对比分析32-41 3.2 经验蠕变模型建立41-46 3.3 本章小结46-48第四章 分级加卸载条件下原状黄土三轴蠕变特性48-58 4.1 试验结果分析48-50 4.2
元件蠕变模型建立50-57
4.2.1 基本流变元件52-53
4.2.2 基本流变模型及其本构方程53-54
4.2.3 元件模型分析及参数拟合54-57 4.3 本章小结57-58第五章 不同初始主应力角土样的三轴蠕变特性58-62 5.1 概述58-59 5.2 试验结果分析59-61 5.3 本章小结61-62第六章 结论和展望62-64 6.1 结论62-63 6.2 展望63-64参考文献64-67致谢67-68作者简介68
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考虑恒载影响的结构动力分析方法研究
研究目的:在结构的动力性能研究中,满足一定工程精度要求的结构动力响应模拟分析是实现结构分析真实性和准确性的基础和保证.在对结构进行动力响应分析时,恒载的初应力效应对结构后续响应的影响往往是不可忽略的.本文利用ANSYS软件,针对恒载作用下结构动力响应时程分析的方法进行探讨,以为非线性结构的动力响应分析提供指导作用.研究结论:线弹性结构的动力响应分析中可将静力反应结果与动力响应结果叠加得到总反应,而非线性结构在动力分析时应用叠加法不能得到结构的真实响应,有应力法和慢动力法对于考虑恒载影响的结构动力响应分析是有效的分析方法,前者将恒载与动力荷载分别放到稳态分析和瞬态分析里施加,后者的整个加载过程全部在瞬态分析中完成.两种方法均可应用于结构线弹性动力分析和非线性动力分析.
WANG Xin-min
作者单位：
铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津,300143
石家庄铁道大学,石家庄,050043
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万方数据电子出版社钢-UHPC轻型组合梁桥面板的静力性能有限元分析--《湖南大学》2016年硕士论文
钢-UHPC轻型组合梁桥面板的静力性能有限元分析
【摘要】：传统钢-混凝土组合梁与混凝土主梁相比自重较轻,与钢主梁相比具有一定的经济优势,但其仍存在自重较大和混凝土桥面板极易开裂的问题。因此,笔者所在的团队提出,采用华夫型UHPC桥面板代替普通混凝土平板,并在其上铺筑磨耗层,形成钢-UHPC轻型组合梁。本文对钢-UHPC轻型组合梁的技术经济性能和汽车荷载作用效应进行了初步研究,并对钢-UHPC轻型组合梁运用于实桥的安全性进行了验证,通过数值分析方法完成了以下工作:(1)根据南益胜天大桥原钢-混凝土组合梁的设计,提出了钢-UHPC轻型组合梁方案,同时,提出了钢-UHPC轻型组合梁无横向表面受拉接缝方案及单向受弯钢-UHPC轻型组合梁接缝方案,以保证组合梁的整体性。将钢-UHPC轻型组合梁与传统钢-混凝土组合梁进行了技术性能对比分析,将其桥面结构与其他三种桥面结构进行了经济性能对比分析,分析结果表明:钢-UHPC轻型组合梁可明显降低组合梁自重,大幅扩展组合梁斜拉桥经济适用跨径范围,其桥面板抗开裂能力明显优于传统钢-混凝土组合梁;钢-UHPC轻型组合梁桥面结构全寿命造价仅略高于传统钢-混凝土组合梁桥面结构。(2)华夫型UHPC桥面板较薄,为了研究其汽车荷载作用效应,以胜天大桥为背景,分别采用应力叠加法、全桥精细有限元法和混合有限元法对其桥面板受力最不利位置的纵桥向拉、压应力进行了计算分析。计算结果表明:全桥精细有限元法与混合有限元法计算结果接近,应力叠加法计算结果偏于保守;UHPC桥面板在汽车荷载作用下的最大拉应力小于UHPC最大裂缝宽度为0.05mm时的实测名义拉应力,最大压应力远小于其抗压强度,桥面板处于线弹性受力状态,能够满足汽车荷载在上述最不利加载工况下的设计要求。(3)为了验证钢-UHPC轻型组合梁应用于实桥的安全性,对胜天大桥进行了静力分析,计算结果表明:在正常使用极限状态频遇组合下,UHPC桥面板纵向设计拉应力小于其初裂应力值,满足规范要求,钢-UHPC轻型组合梁可以有效解决组合梁桥面板易开裂的难题。
【关键词】：
【学位授予单位】：湖南大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：U441【目录】：
摘要5-6Abstract6-10第1章 绪论10-25 1.1 钢-混凝土组合梁概述10-15
1.1.1 钢-混凝土组合梁特点及工作原理10-12
1.1.2 钢-混凝土组合梁发展与研究12-14
1.1.3 钢-混凝土组合梁存在的问题14-15 1.2 超高性能混凝土概述15-22
1.2.1 超高性能混凝土(UHPC)的定义15-16
1.2.2 UHPC在桥梁工程中的典型实例16-20
1.2.3 UHPC未来发展方向20-22 1.3 钢-UHPC轻型组合梁22-23
1.3.1 钢-UHPC轻型组合梁概念22-23
1.3.2 钢-UHPC轻型组合梁研究现状23 1.4 本文主要研究目的及内容23-25
1.4.1 本文主要研究目的23
1.4.2 本文主要研究内容23-25第2章 钢-UHPC轻型组合梁方案25-36 2.1 工程概况25 2.2 钢-UHPC轻型组合梁结构方案25-28 2.3 钢-UHPC轻型组合梁施工方案28-31
2.3.1 无横向表面受拉接缝方案28-29
2.3.2 工厂预制梁段过程29-30
2.3.3 单向受弯接缝方案30-31 2.4 钢-UHPC轻型组合梁与钢-混凝土组合梁的对比31-32 2.5 钢-UHPC轻型组合梁与其他桥面结构的经济性能对比32-34 2.6 本章小结34-36第3章 钢-UHPC轻型组合梁桥面板受弯性能有限元分析36-51 3.1 传统应力叠加法36-42
3.1.1 整体有限元模型37-38
3.1.2 节段有限元模型38-42 3.2 全桥精细有限元法42-44
3.2.1 有限元模型42
3.2.2 子模型技术42-43
3.2.3 有限元荷载43-44 3.3 混合有限元法44-48
3.3.1 基本理论45-47
3.3.2 有限元模型47-48 3.4 模型单元数量对比48-49 3.5 有限元计算结果与讨论49-50 3.6 本章小结50-51第4章 钢-UHPC轻型组合梁斜拉桥静力分析51-70 4.1 有限元模型51-53
4.1.1 主梁模拟51
4.1.2 斜拉索模拟51-53
4.1.3 边界条件模拟53 4.2 施工阶段计算分析53-56
4.2.1 主要施工阶段53-55
4.2.2 施工阶段主梁位移计算结果55
4.2.3 施工阶段主梁应力计算结果55-56 4.3 营运阶段计算分析56-69
4.3.1 荷载及荷载组合56-58
4.3.2 恒载作用58
4.3.3 纵向影响线58-59
4.3.4 汽车荷载作用59-61
4.3.5 温度荷载作用61-63
4.3.6 横向风荷载作用63-64
4.3.7 荷载组合计算分析64-65
4.3.8 试验结果65-66
4.3.9 斜拉索验算66-69 4.4 本章小结69-70结论与展望70-72参考文献72-76致谢76-77附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）77
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