局部损伤对钢管拱平面内弹塑性稳定性能的影响研究

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1、分类号：＾学校代码：—１１！」７８＿ＥＨ保密日期：２１１１４１６０８９学＾：，保密期限：户州大学ｍ±＾＆论文颍目：局部损伤对钢管拱平面内弹塑性稳定—￣性能的影响研究学生类型：ｓｆ双证学术学位研究生□双证专业学位研究生□单证专业学位研究生学位申请人：叶宇思刘雜棚导师姓名及职称：土木工程学院．学院（研究所）；桥妈随Ｉ程学科专业（领域）：二〇一七年六月论文提交日期：广州大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解广州

2、大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属广州大学。学校有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许学位论文被检索、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允许采用影响印。、缩印、数字化或其他手段保存、汇编学位论文（保密论文保密期满后，适用本声明）一本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。不保密。“”（请在以上相应方框内打ｖ）学位论文作者签名：曰期：川／年６月６曰

3、：导师签名：日期年《月５日？分类号学校代码：１１０７８ＵＤＣ密级广学号：２１１１４１６０８９州大学学位论文局（终稿）部损伤对性钢管拱平面内弹塑性稳定能的影响研究ＳｔｕｄｏｎｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＬｏｃａｌＤａｍａｅｙｇ－－ｏｎＥｌａｓｔｉｃｌａｓｔｉｃＩｎｌａｎｅＳｔａｂｉｌｉｔｏｆｐｐｙＳｔｅｅｌＴｕｂｅＡｒｃｈ学叶宇思科专业（领域）：桥梁与隧道工程研究方：桥梁结构件能评估与实验研究论文答辩向指日期：２０１７年６答导教师（签名

4、）：＾辩委员会主席（签名）：丄答辩委员会委员（签名）：广州大学硕士学位论文局部损伤对钢管拱平面内弹塑性稳定性能的影响研究专业：桥梁与隧道工程硕士生：叶宇思指导教师：刘爱荣，黄永辉摘要拱结构因其拥有卓越的力学性能和优美的造型在现代结构工程中的应用越来越广泛，并随着高强度钢材的迅速发展，钢拱结构占据了较大比例。然而暴露于外部腐蚀环境中的钢拱结构，由于环境锈蚀等原因引起的局部损伤问题不可避免，这将降低拱结构的极限承载能力，严重影响结构的稳定性和安全性。本文以五点竖向对称荷载作用下，不同损伤情况的两端固接抛物线钢管拱为研究对象

5、，采用模型试验和数值模拟的手段展开了局部损伤对钢管拱面内弹塑性稳定性能影响的系列研究：（1）含局部损伤的钢管拱平面内弹塑性稳定性的试验研究。开展了局部损伤对钢管拱面内弹塑性稳定性能影响的试验，分析了含局部损伤的两端固接抛物线钢管拱在五点竖向对称荷载作用下的受力全过程。本文试验共设计了11根不同损伤情况的钢管拱试件和配套的试验装置及加载方案，借鉴损伤力学中有效承载面积的概念采用均匀改变损伤位置截面面积的方式模拟钢管拱的局部损伤，实时追踪了拱试件在整个加载过程中的内力变化和变形。（2）数值模拟与试验结果的对比分析。在试验的基础上，综合考虑实

6、际试件的几何缺陷和材料非线性的影响，利用有限元计算软件Ansys对试验模型进行数值模拟分析。通过对试验数据和有限元计算结果的整理分析，得出了拱结构的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、局部塑性变形、内力分布情况和竖向变形，并将试验结果与有限元计算结果进行了对比分析。研究结果表明，在采用钢材的二次塑流本构模型和综合考虑试件拱轴线几何初始缺陷及壁厚误差的情况下，当钢管拱试件处于弹性阶段和屈服阶段时，有限元计算结果与试验结果具有较高的吻合度，有限元计算得到的极限承载力与试验实测相比，平均误差为3.3%，有限元分析能准确地计算出钢管拱在加载过程中的

7、极限承载力、内力分布和变形。（3）钢管拱局部损伤的参数分析。以试验中11根钢管拱试件为基础，并利用有限元软件Ansys进行大量的数值模拟计算，对损伤位置、损伤长度和损伤深度等损伤参数I局部损伤对钢管拱平面内弹塑性稳定性能的影响研究进行分析，总结归纳出不同损伤参数对钢管拱平面内弹塑性稳定性能的影响规律。结果表明，损伤深度对钢管拱极限承载力的影响最为显著，有明显的规律性，并影响着损伤位置和损伤长度对极限承载力的影响规律。参数研究结果为深入研究损伤对钢管拱平面内稳定性能的影响提供了指导，并为检测人员对含有局部损伤的钢管拱桥的安全性评估提供参考

8、。关键词：钢管拱；局部损伤；面内稳定性；极限承载力；试验研究；数值模拟II广州大学硕士学位论文StudyontheInfluenceofLocalDamageonElastic-plasticIn-plan