PBL剪力连接键群的简化有限元计算方法及其应用

摘要

自PBL剪力连接键(Perfobond-LeisteStrip)问世后，因其在钢-混凝土复合结构中具有良好的力学性能，桥梁结构中对其应用日益广泛，尤其是大跨度桥梁结构。
　　 目前，各国学者通过试验对PBL剪力连接键的力学行为进行研究，所得到的成果对实际应用具有极大的意义，同时基于三维实体的有限元计算方法也得到一定的推广。但是，现有计算方法在实际应用中有一定局限，故提出简化有限元计算方法对于工程计算至关重要。就有关文献看，对于简化有限元计算方法的研究仍较少。
　　 本文立足于现有的钢-混凝土结合段分析理论，针对PBL剪力连接键的简化计算方法和PBL剪力连接键群的工作效应进行了以下几个方面的研究:
　　 (1)根据PBL剪力连接键单向荷载作用下的荷载-滑移曲线公式，推导PBL剪力连接键在单向荷载作用下的非线性刚度矩阵;
　　 (2)根据弹塑性理论，将一维问题拓展至多维情况，推导PBL剪力连接键在双向荷载作用下的非线性刚度矩阵，得到弹塑性刚度矩阵的显式表达;
　　 (3)通过矩阵位移法和有限元法阐述适用于有限元计算的PBL剪力连接键刚度矩阵计算过程;
　　 (4)以南京长江第四大桥作为工程实例，研究分布式锚固系统的力学行为，应用有限元软件对结构进行模拟计算并探讨PBL剪力连接键群的工作性能。
　　 (5)以鄂东长江公路大桥作为工程实例，研究钢-混凝土结合段的力学行为，应用有限元软件对结构进行模拟计算并探讨PBL剪力连接键群的工作性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 剪力连接键

1．3 PBL剪力连接键

1．4 PBL剪力连接键受力性能研究现状

1．4．1 PBL剪力连接键的试验研究

1．4．2 PBL剪力连接键的数值模拟研究

1．4．3 PBL剪力连接键研究现状小结

1．5 论文研究内容

第2章 PBL剪力连接键简化有限元计算方法

2．1 简化有限元计算方法的计算原理

2．2 单向荷载作用下的PBL剪切弹簧单元刚度矩阵

2．2．1 PBL剪力连接键荷载-滑移公式

2．2．2 PBL剪力连接键单元刚度矩阵

2．3 双向荷载作用下的PBL剪切弹簧单元刚度矩阵

2．3．1 屈服准则

2．3．2 加载准则

2．3．3 流动法则

2．3．4 强化理论

2．3．5 一致性条件

2．3．6 弹塑性刚度矩阵

2．3．7 基于Prager强化法则的弹塑性计算法

2．3．8 PBL剪力连接键的矩阵位移法

2．3．9 PBL剪力连接键的有限单元法

2．4 本章小结

第3章 悬索桥主缆分布传力锚固系统计算分析

3．1 工程概况

3．2 分布传力锚固系统

3．3 分布传力锚固系统有限元模型

3．3．1 有限元模型

3．3．2 边界条件

3．4 计算结果分析

3．4．1 锚体混凝土计算结果

3．4．2 锚固板计算结果

3．4．3 PBL剪力连接键群计算结果

3．5 本章小结

第4章 混合梁钢-混凝土结合段计算分析

4．1 工程概况

4．2 钢-混凝土结合段

4．3 钢-混凝土结合段有限元模型

4．3．1 有限元模型

4．3．2 边界条件

4．4 计算结果分析

4．4．1 混凝土梁部分计算结果

4．4．2 钢梁部分计算结果

4．4．3 格室计算结果

4．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士研究生学位期间参加的科研工作