波形钢腹板非线性屈曲分析.pdf

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1、·16·2015年3月科技创新中文科技期刊数据库(文摘版)自然科学波形钢腹板非线性屈曲分析温智源贵州省高速公路集团有限公司，贵州贵阳550000摘要：采用通用有限元ANSYS中8节点曲壳单元离散波形钢腹板，对其进行了线性屈曲分析和非线性屈曲分析，并比较了两种分析的结果。关键词：波形钢腹板；线性屈曲；非线性屈曲中图分类号：P4文献标识码：A文章编号：1671．5578(2015)03．0016．01前言上表是从ansys中截图出来的。由上表可知，波形钢腹板波形钢腹板体外预应力组合梁是一种结构新颖、优点突出小挠度线性屈曲分析的1阶屈

2、曲临界荷载为1．2574~106kN。的新型桥梁结构形式，采用波形钢腹板代替传统的混凝土腹板3非线性屈曲分析大大降低自重。在这种组合结构中，剪力几乎完全由波形钢腹---¨I哪DIOP~ITIIgErS渊蛾ULT8pILB_啊H板承担，梁的抗剪能力一般由波形钢腹板的剪切屈曲控制，因而如何确定波形钢腹板在剪切荷载作用下的屈曲模式和屈曲荷SElT1HK,'FIlIEgl·O—DSTEPSU髂TEPaI嗍TI载，是此类结构研究中的一个很重要的问题。1日．19993B-日l112采用小挠度线性理论分析波形钢腹板的剪切屈曲模式和极2叠．S9

3、936E-砒l24限荷载，这种方法得到只是波形钢腹板的分支点屈曲荷载。小30．''0I2E叫眦13‘挠度线性分析方法显然无法计入材料非线性和几何非线性的影．IB．13’6I1哇8响，无法描述结构的荷载一位移全过程性能。从这个角度出发，S日．17’38lSll先进行小挠度线性屈曲分析，再以小挠度线性屈曲分析的结果60．21％8l‘17进行迭代得到弹塑性大挠度屈曲分析的过程，在这个过程中综7022翻I’l729合考虑几何非线性和材料非线性的全过程剪切屈曲分析，这样8日．22212l835才能更加真实地反映结构的实际受力状态[1]。9

4、9．22190l’曩21有限元模型的建立与处理l00．22150l1aS口本文采用大型通用有限元ANSYS中8节点曲壳单元离散110．22062lllS2i20．2l647ll2SS波形钢腹板。单元的每个节点具有6个自由度，分别是x、v、l3日．21262l137iZ三个方向的平动自由度和转动自由度。波形钢腹板的网格划l《日．2a6371147．I．分密度经对比分析后确定，以保证计算的精度。如图1所示。采用弧长法进行非线性方程组的求解。表2非线性屈曲分析的前14阶屈曲特征值由上表可以看出，非线性屈曲分析的1阶屈曲特征值为0．01

5、9993，由于非线性屈曲分析的结果是以线性屈曲分析的结果进行迭代分析得到的，因此，波形钢腹板非线性屈曲分析的1阶屈曲临界荷载为线性屈曲分析1阶屈曲临界荷载的0．019993倍。图1ANSYS空间有限元模型4对b匕分析2线性屈曲分析由以上分析可知，波形钢腹板非线性屈曲分析的1阶屈曲临界荷载仅为线性屈曲分析1阶屈曲临界荷载的0．019993倍。总体来说，非线性屈曲时的vonmisesstress比线性屈曲时的vonraisesstress要小。5结论LlL2LlL2Ll通过两种分析的对比，波形钢腹板非线性屈曲分析的1阶屈曲临界荷载比

6、线性屈曲分析I阶屈曲临界荷载要小得多，由图2波形钢腹板的波形形状于非线性屈曲分析的结果是以线性屈曲分析的结果进行迭代分钢腹板的波形形状如图l所示。其中LI=0．43m，析得到的，在这个过程中综合考虑几何非线性和材料非线性的L2=0．555m，L3-0．33m。模型中的钢腹板高H=5m，长全过程剪切屈曲分析，因而非线性屈曲分析能更加真实地反映L-11．82m。钢腹板的厚度t=0．024m。钢腹板的下端全部固结，结构的实际受力状态。从以上两种分析的结果可以知道非线性上端的节点均施加方向向下lkN的力。由此进行小挠度线性屈曲分析与线性

7、屈曲分析的差别是非常巨大的。在实际工作中，屈曲分析得到的特征值结果即为此钢腹板的临界荷载。再以线我们通常只采用线性屈曲分析来近似地获得临界荷载，从某个性屈曲分析的结果进行迭代分析，从而得到弹塑性大挠度非线角度来说这是很不合理的，也是很不安全的。因此，对于某些性屈曲分析。重要构件进行弹塑性大挠度非线性屈曲分析是十分必要的。---_I帅五，coF聃lS豇客ON冀醛ULTSFILE---肼参考文献[I】宋建永，王彤，等．波纹钢腹板体外预应力混凝土组合梁giftTl眦悍R野4l-ORDSl翻PS州瞻T毫PclI哪llU葚桥『J1．东北公

8、路，2002(8)：74．10．1257噜E·盯土ll[2】陆海峰，万水．波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁的结构2e．13嘲l6E．曩t22设计fJ1．华东公路，2003(1)：237．3B．13988毫·97i33[3】单成林．预应力混凝土组合箱梁桥波形钢腹板的