箱形梁桥空间应力分析的等参壳元法

摘要

1.该文按照有限元方法,采用板壳单元对箱形梁这一常用的结构型式进行了空间应力和极限承载能力分析.论文选用由实体单元退化而来的8节点40自由度等参壳元分析了箱形梁在各种形式的恒载作用下的线弹性空间应力.其结果表明,采用板壳单元分析箱形梁具有很高的精度.2.结合桥梁工程的特点,根据线性理论和叠加原理,论文采用基于初应变思路的位移法分析了收缩徐变效应对混凝土箱形梁空间应力的影响,同时按板壳单元中处理预应力钢束的方法用等效荷载分析了箱形梁的预应力效应.3.在线性分析的基础上,根据增量弹塑性有限元及钢筋混凝土有限元的基本理论,选用Chen-Chen三参数均匀硬化断裂混凝土本构模型,按照三维实体单元的应变位移公式和T.L.列式分析了箱形梁的材料非线性效应和几何非线性效应.4.论文以荆涂淮河大桥作为工程实例,用Ansys分析软件对该桥成桥状态在均布活载工况下的极限承载能力作了近似分析.5.论文还在VC++6.0环境下,采用面向对象编程方法编制了箱形梁线性、非线性分析软件,并在Ansys软件中采用APDL语言编写代码对该文程序的数据进行了前后处理.通过若干考题的考证,表明该文的程序总体上是可靠的.

目录

文摘

英文文摘

本文所采用的公式中的符号含义

第一章绪论

1.1论文背景

1.2研究现状

1.2.1箱形梁受力行为分析

1.2.2箱形梁桥线弹性空间分析方法

1.2.3箱形梁桥的非线性分析

1.3本文的工作

第二章箱形梁恒载空间应力分析

2.1八节点等参壳单元

2.1.1单元几何形状确定

2.1.2位移模式

2.1.3应力应变计算

2.1.4单元刚度矩阵

2.1.5应力修匀

2.2箱形梁恒载空间应力分析程序的编制

2.3算例

2.3.1算例 1

2.3.2算例2

2.4小结

第三章混凝土箱形梁桥收缩徐变分析

3.1收缩徐变分析方法

3.2规范中徐变系数的拟合

3.3箱形梁收缩徐变分析程序的编制

3.4算例

3.5小结

第四章箱形梁预应力效应分析

4.1板壳单元中预应力钢束效应的分析方法

4.1.1预应力束的几何描述

4.1.2空间钢束的平衡方程

4.1.3预应力钢束的应力应变

4.1.4预应力损失

4.1.5预应力的等效荷载

4.1.6钢束的几何性质计算

4.1.7确定钢束穿过的单元

4.2箱形梁预应力效应分析程序的编制

4.3算例

4.3.1钢束沿程应力

4.3.2箱梁变形

4.3.3截面应力

4.4小结

图

第五章箱形梁非线性分析

5.1材料非线性分析

5.1.1材料本构关系

5.1.2等效应力与等效塑性应变

5.1.3材料非线性分析数值方法

5.2几何非线性分析

5.3非线性方程求解

5.3.1增量迭代法

5.3.2收敛准则

5.4箱形梁非线性分析程序的编制

5.5算例

5.6利用Ansys分析箱形梁的极限承载能力

5.7小结

图

第六章箱形梁有限元分析软件的开发

6.1有限元件软件的设计方法

6.1.1面向过程设计

6.1.2面向对象设计

6.1.3其它方法设计

6.2 BVA的开发

6.2.1软件功能

6.2.2界面设计

6.2.3类的设计

6.3利用ANSYS处理BVA的数据

6.3.1形成数据文件

6.3.2显示应力云图

6.4小结

第七章结语

参考文献

致谢