工字形吊杆横梁悬臂段弯扭失稳问题分析

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1、硕十学伉论文ABSTRACTanalysisofmaximumpointinstability,bymeansofusingregressionanalysismethod，theanalyticformulaofthemagnificationfactorwhentheinfuenceofthesuspender’Sinitialdeflectionangleisconsideredisgiven，forengineeringapplication．KEYWORDSI-shapedbeam，cantileverbeam，suspender,stab

2、ility,flexural-torsionalbuckling，finiteelementV原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：严日期：旦年卫月翠日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学

3、位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。期：盛且月睾硕十学位论文第一章绪论1．1引言第一章绪论弟一早三百T匕桥梁结构特别是钢结构的稳定问题是关系到其安全与经济的主要问题之一，它与强度问题有同等重要的意义。由于大跨度桥梁同益广泛地采用高强度材料和薄壁结构，稳定问题更显得重要。桥梁结构的失稳现象可分为以下几类：①个别构件的失稳，比如某些压杆的失稳和梁的侧倾；②部分结构或整个

4、结构的失稳，例如桥门架或整个拱桥的失稳；③构件的局部失稳，例如组成压杆的板或板梁腹板的翘曲等，局部失稳常导致整个结构体系的失稳。当结构所受荷载达到某一数值时，若增加一微小的增量，即稍有挠动，则结构的平衡位形将发生很大的改变，这种情况叫做结构的失稳或屈曲，相应的荷载称为屈曲荷载或临界荷载。稳定问题可分为三类：第一类叫做平衡分枝问题，即达到临界荷载时，除结构原来的平衡状态理论上仍然可能外，出现第二个平衡状态，例如完善的(无缺陷且挺直的)轴心受压的直杆、中面受压的平板、受弯构件及受压的柱壳等的失稳都属于第一类失稳。第二类是结构保持一个平衡状态，随着荷载的增

5、加在应力较大的区域出现塑性变形，结构的变形迅速增大，当荷载达到一定数值时，即使不再增加荷载，结构变形也自行迅速增大而致使结构破坏，这个荷载实际上是结构的极限荷载，即临界荷载，例如初始弯曲、残余应力、偏心受压杆件等。实际的结构稳定问题都属于第二类Ⅲ。第三类是当荷载达到某值时，结构平衡状态发生一明显的跳跃，突然过渡到非邻近的另一具有较大位移的平衡状态，称为跃越失稳或跳跃失稳(Sn印一Through)瞳1。跃越失稳没有平衡分岔点，也没有极值点，如坦拱、扁壳、扁平网壳结构、二力杆等的失稳都属于此类。因在跳跃时结构可能破坏，故失稳后的状态一般不能利用。‘i因为

6、第一类稳定问题的力学情况比较单纯明确，在数学上作为求特征值问题也比较容易处理，而它的临界荷载又可以近似代表相应的第二类稳定的上限，所以理论分析中占有重要的地位。坝E学化论文第章绪论12本文研究问题的提出12l系杆拱桥中工字形吊杆横粱系杆拱桥一般是山拱、系杆、吊杆(立柱)和桥面系粱扳等组成的组合结构体系。工字形钢横粱广泛应用r系杆拱桥的组合桥IfIf系巾，所以在系杆拱桥中工字形吊杆横粱结构非常普遍。湘潭市湘江四大桥手跨结构为120+400+120m的斜拉飞燕式钢管混凝土系杆拱桥，由塔、斜拉索、钢管混凝土拱、吊杆、系杆、钢一混结构桥面系、预应力混凝土箱粱

7、等组成多体系组合结构⋯。该桥主跨结构空『自J受力特征明显，结构型式新颖．世界罕见．资科表明为首创，这样导致在建模对桥梁进行分析，按现行桥梁设计规范．对该桥进行必要研究时，无资料参考，也出现了一些值得进一步研究的问题。湘潭市湘江四人桥主跨桥面系采用悬吊体系，出钢横粱、钢纵梁和混凝土桥面板组成，见图l1(图中未给出混凝土桥面板)和图13。全桥设39道钢横粱(H02～1140)，纵向间距8m，钢横粱为工字形截面，全长35m，依据桥面横坡设置为变高度粱，中心粱高2．I24m，外侧高1．83m，上翼板宽0，8m，厚20肿，下翼板宽1．Om，厚20～44胁，腹板

8、厚16ram(见图12)．横梁由吊杆支掉(见图14和图15)。图11桥面系纵、横粱及吊杆单元模型图碗十学位沦