鋼箱拱橋失效機理及設計方法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、屈曲失穩(wěn)是鋼箱拱橋靜力失效形式之一,地震作用下鋼箱拱橋結構的損傷破壞是其動力失效形式之一。迄今為止,許多學者對鋼拱橋的靜、動力失效機理研究主要通過桿系有限元模型,利用彎矩-曲率模型或者纖維模型的彈塑性大變形理論計算研究結構的破壞形式,它們都忽略了鋼板局部屈曲對計算結果的影響。但是,箱形鋼拱肋截面由較薄的鋼板組成,鋼板的局部屈曲及部分構件的連鎖失效是引起鋼橋失效的主要原因,由于桿系結構理論不能考慮鋼板局部失穩(wěn)的影響,因此,決定這種方法無法

2、精確模擬結構的失效過程。
   為了豐富鋼箱拱橋在失效機理研究方面的研究成果,本文利用三維精細板殼模型計算分析鋼箱拱橋的失效機理。我國橋梁設計規(guī)范關于鋼箱拱橋的設計方法又尚未完全建立。為了更深入地研究鋼箱拱橋的失效機理,提出有益的設計建議,基于上述目的,本文主要做了以下工作:
   (1)對某座下承非對稱外傾式鋼箱拱橋的設計方案進行失穩(wěn)機理研究,利用ABAQUS分別建立精細的三維全橋板殼模型(主要由板殼單元構成)和纖維模

3、型(主要由纖維單元構成),進行彈塑性大變形穩(wěn)定性能分析,板殼模型考慮了局部鋼板屈曲、吊桿屈服對整體失穩(wěn)的影響,認為局部屈曲對該橋整體失穩(wěn)影響較小,而吊稈全部進入屈服狀態(tài)對該橋整體失穩(wěn)起控制作用。用改變鋼箱拱肋表面鋼板厚度的方法,探討了整體失穩(wěn)極限荷載及局部失效的關系,在鋼板厚度減小lOmm后,拱肋頂部鋼板局部屈曲可導致拱橋整體失穩(wěn)。對比了兩個模型的穩(wěn)定性能,驗證了纖維模型在穩(wěn)定性能計算結果方面的準確性。(2)隨著軸壓比增大,鋼箱節(jié)段結構

4、的極限壓應變近似于線性下降,局部屈曲變形會隨著減小,結構剛度退化明顯,承載能力降低。在水平單調荷載作用下,纖維模型與板殼模型的計算結果存在較大差異,但是纖維模型在軸力較大(Nf Ny=0.4)時,損傷區(qū)域的最大壓應變與板殼模型的平均極限壓應變比較接近。在反復漸增荷載作用下,滯回曲線形狀一致且對稱,局部屈曲變形相似,但滯回曲線圍成的面積有較大差別。(3)對某座大跨度上承式鋼箱拱橋的設計方案進行地震失效機理的研究,利用ABAQUS建立精細的

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