波纹钢腹板组合箱梁剪力滞理论试验分析及有限元精细化建模

摘要

由不同材料结构或是不同施工工序所结合而成的梁可以称为组合梁结构。本文的组合梁结构是一种较为特殊的组合结构，是由钢腹板设计为波纹状形式的组合钢混箱梁结构。这种箱梁截面形式的特殊结构在整体的受力性能以及轻盈的结构形式方面，比起普通的混凝土箱梁有很大程度上的优越性。
　　文章结合国内外的文献以及本文为试验而打造的模型试验梁，以此试验梁为依托进行此特殊结构箱梁的剪力滞效应研究，再从理论计算和有限元仿真模拟方面进行分析与对比，最后再将有限元建模步骤及形式进一步更深入的精细化，具体的工作内容如下：
　　（1）运用理论分析，结合能量变分法，应用此类波纹钢腹板箱梁形式的剪力滞效应理论公式，得出简支约束条件下的不同荷载形式所对应的剪力滞系数求解公式。其次进行试验梁的实测数据采集，最后总结归纳。最后再应用有限元分析软件MIDAS/FEA进行试验梁模型的仿真模拟。将三者总结归纳后的剪力滞系数值进行对比分析，从而验证三者的分析准确度。
　　（2）在有限元建模的基础上对此进行进一步精细化建模。从三个精细化方面入手：①连接形式精细化（波纹钢腹板未嵌入形式建立和波纹钢腹板嵌入形式建立）；②钢腹板单元建立精细化（钢腹板实体单元建立和钢腹板板壳单元建立）；③钢腹板波纹形状的精细化（钢腹板波纹状折角建立和钢腹板波纹状圆角建立）。讨论这三种建模方式的操作步骤的简洁性以及所得数据的精确性，最终总结出即满足工程计算需求精度又简化建模步骤的实用的建模方式。

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1 绪论

1.1 组合梁概述

1.2 波纹钢腹板组合箱梁桥的结构特点

1.3 波纹钢腹板组合箱梁建设与发展

1.4 箱型梁剪力滞效应概述

1.5 本文所要研究的内容

2 剪力滞效应变分法推导与算例

2.1 变分法求剪力滞效应的基本假定

2.2 微分方程的推导

2.3 波纹钢腹板简支梁算例

2.4 本章小结

3 模型试验梁的建立与研究

3.1 模型梁构造概述

3.2 模型试验梁试验

3.3 模型试验梁部分试验照片

3.4 本章小结

4 有限元精细化建模及分析

4.1 Midas/FEA简介

4.2 有限元模型的建立与分析

4.3 有限元模型的精细化建模方法

4.4 本章小结

5 结论和展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果