桁式腹杆组合梁桥力学分析与优化设计研究

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1、分类号：U4410710-2015121134硕士学位论文桁式腹杆组合梁桥力学分析与优化设计研究李牧远导师姓名职称黄平明教授申请学位级别硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2018年5月20日论文答辩日期2018年5月27日学位授予单位长安大学StudyonMechanicalAnalysisandOptimumDesignofFlank-rodCompositeBridgesAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiMuyuanSupervisor：Prof.HuangPingmingChang’anUniversity,X

2、i’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（保密的论文在解密后应遵守此规定）

3、论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要桁式腹杆组合梁是一种新型的组合结构桥梁，其用钢腹杆代替了混凝土箱梁的腹板结构，具有自重轻、通透性好、外形美观等诸多优点，是未来组合结构桥梁发展的新方向。本文分析了桁式腹杆组合梁不同分析模型的特点，建立了ANSYS有限元方法的实体模型，并对结构的力学性能、剪力滞效应以及截面优化设计等问题进行了深入的分析。主要研究内容为：通过对桁式腹杆组合梁的抗弯、抗剪、挠度、腹杆内力等力学分析，来探究其力学性能和受力规律。综合分析可知，组合梁的顶底板的内力作用主要为弯曲作用，钢腹杆的内力作用主要为轴力作用，组合梁的弯矩主要由顶底板承担，而组合梁剪力作用主要依靠钢腹

4、杆来承担。分析了组合梁的剪力滞效应，通过对顶底板不同位置处的弯曲应力进行分析，可知其在桥梁纵横向分布不均匀，剪力滞效应比较明显。计算了截面的剪力滞系数和有效宽度，通过分析其变化规律，可知由支座向跨中方向剪力滞有减小趋势，且剪力滞系数有正负交替变化规律，与普通混凝土箱梁不同。为探究桁式腹杆组合梁的优化设计形式，首先分析了混凝土顶底板厚度、钢管壁厚、钢腹杆高度和倾角等对组合梁结构受力的影响，然后采用ANSYS的参数优化设计方法，对各结构设计参数进行优化分析，最终得出各设计参数的优化结果。关键词：桁式腹杆组合梁；力学分析；剪力滞效应；优化设计IAbstractTheflank-rodcomp

5、ositebeamisanewtypeofcompositestructuralbridge.Itreplacesthewebstructureoftheconcreteboxgirderwithsteelgirderspars,andhasmanyadvantagessuchaslightweight,goodpermeabilityandbeautifulappearance.Itisthenewdirectionsforthedevelopmentofcompositebridges.Inthispaper,thecharacteristicsofdifferentanalyti

6、calmodelsofcompositebeamsareanalyzed,andthesolidmodelofANSYSfiniteelementmethodisestablished.Themechanicalproperties,shearlageffectandcross-sectionoptimizationdesignofthestructureareanalyzedindepth.Themainresearchcontentis:Throughthemechanicalanalysisoftheflexural,shear,deflection,andinternalfor

7、cesofthesteelwebs,themechanicalpropertiesandthestresscharacteristicsareexplored.Comprehensiveanalysisshowsthattheinternalforceofthetopandbottomplatesofthecompositebeamismainlybending.Theinternalforceofthesteelplateismainlyax