钢圆环腹梁弯曲变形特性与承载能力研究

摘要

钢圆环腹梁属于一种新型的钢梁结构，其构造形式主要是基于桁腹式梁以及蜂窝梁发展得来。该结构的主要特点在于将传统梁式结构的腹板替换为空心的钢圆环腹圈，并通过相应的连接件将钢圆环腹圈与顶底板进行连接形成整体结构，这种结构在工程中主要可以用作桥梁的上部结构。本论文主要采用理论推导结合实验室试验研究，并将结果与有限元分析相结合的方法，研究了钢圆环腹梁的基本力学性能，并对该结构的实际应用提出了初步设计，主要包括以下内容： （1）基于考虑剪切变形的铁木辛柯梁理论，提出了单元刚度法，通过理论分析推导出钢圆环腹梁的等效抗弯刚度与等效抗剪刚度，从而得到该结构在弯曲荷载作用下的变形计算公式，运用ABAQUS有限元软件对计算结果进行了验证，提出可以忽略剪切变形的加强构造方式。 （2）通过实验室静载试验，对钢圆环腹梁力学性能进行了初步研究，分析结构在静力荷载作用下的变形特性以及其极限承载力，掌握了其破坏形态及破坏机理。 （3）通过ABAQUS有限元软件模拟试验梁试验过程，将模拟结果与试验结果进行对比分析，进一步研究了该结构在弯曲荷载作用下的结构变形特性以及其极限承载力，根据结构应力应变分布状况解释其破坏形态。 （4）基于理论推导与试验测试，初步设计了适用于工程实际的钢圆环腹公路桥梁，并结合理论计算与有限元模拟对其按照相关规范进行了核验，各项指标均满足规范要求，表明该设计方案具有工程可行性。

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