基于斜交钢-混凝土组合箱梁空间有限元分析

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1、中南大学硕士学位论文斜交钢-混凝土组合箱梁空间有限元分析姓名：伍亮申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：余志武20070501摘要本文基于连续介质力学、薄壁结构力学理论以及有限元理论，对斜交组合箱梁进行了深入的理论分析和研究，建立了分析斜交组合箱梁的空间位移模型，提出了分析斜交组合箱梁的斜交板梁段单元法，编制了用于斜交组合箱梁分析的有限元计算程序，进行了主要设计参数分析，得到了斜交组合箱梁的刚度和变形性能随斜交角、剪力连接度等参数的变化规律。主要的研究成果如下：(1)提出了斜交组合箱型梁空间位移场的计算方法：假设箱梁顶底板与腹板的连接点为刚性结点，各板块中任意点的位移为3个方向的线位

2、移。建立正、斜交坐标系的转换关系，采用斜交坐标系描述单元的位移。各板段连接线上任意点的位移用Hermite函数插值，假定各板段的面内位移沿其宽度方向线性变化，以描述各板段面内位移；沿与斜支承边平行的箱梁横截面切取单位长度的横截面框架进行分析，用框架角点位移的插值函数描述面外位移。(2)按板面内变形和板面外挠曲计算斜交箱梁单元弹性应变能，考虑了拉压、弯曲、扭转等各项应变能，无须分项计算。并利用最小势能原理和“对号入座法则”建立斜交组合箱梁“板梁段有限元法”的有限元列式。(3)根据本文的理论分析和方法，编制了斜交组合箱梁有限元分析程序SCB6，可用于分析正交组合箱梁、单一材料斜交箱梁和斜交组

3、合箱梁结构的线性静力分析。(4)利用本文提出的考虑滑移影响的斜交组合箱梁空间分析理论和计算程序，对斜交组合箱梁结构进行了主要设计参数分析，得到了斜交角、剪力连接度等参数对箱梁的挠度、扭转、滑移的影响规律，对斜交组合箱梁的设计具有一定的参考价值。关键词：斜交，组合箱梁，有限元，滑移Basedonthemeelaanicsofcontinuousmedium,mechanicsofthin-walledstructureandthefiniteelementanalysis,theoverallservicebehaviorofskewsteel-concretecompositeboxgi

4、rdersaleanalyzed．Aspacialdisplacementsmodelforskewcompositeboxgirderisbuilt,askewslab-beamsegmentelementmethodforskewcompositebox触ispresent,afiniteelementcalculatingprogramforskewcompositeboxgirderiscompiled,someanalysisaboutprimarydesignparametersa∞done,andthelawsofstiffnessanddeformationwithdif

5、ferentparameterssuchasskewangle,degreesofshearconnectionandetcaleobtained．Themaincontentsarelistedasfollows：(1)Acalculationmethodofthespecialdisplacementmodelofskewcompositeboxgirderispresented．Regardjointsofapicalplate，soleplateandwebplateasrigid,displacementsofanypointinallplatesale3-dimensions

6、lineardisplacements．Aformulationoftransformationbetweelltheorthogonalcoordinateandtheskewcoordinateispresented,thentakingtheskewcoordinatetodescribedisplacementsofelement．Inordertoobtaindisplacementsofanypointintheplaneofslabsegment,itisassumedthatthespecialdisplacementsofanypointinthejointlinebe

7、tweenslabsegmentsCanbedescribedbyHermiteinterpolationfunctionsandthosetwodisplacementsintheplaneofslabsegmentalelinearinthen郴Va瞎edirection．InordertouseHermiteinterpolationfunctionstodescribethedisplacementofanypointoff