波紋鋼腹板文獻(xiàn)匯總

1、波紋鋼腹板文獻(xiàn)匯總1. 概述通過查閱了相關(guān)的技術(shù)和文獻(xiàn)資料，包括學(xué)位論文、期刊學(xué)術(shù)論文等，主要從以下幾個(gè)方面匯總波紋鋼腹板的相關(guān)特點(diǎn)，為有限元建模提供支持。1） 波紋鋼腹板的基本受力特性簡介2） 波紋鋼腹板各向剛度折減理論方法3） 既往的有限元建模思路和方法最后根據(jù)上述三個(gè)方面的內(nèi)容，結(jié)合空間網(wǎng)格模型，對模型的建立和剛度的修正提供支持。結(jié)構(gòu)體系及布置2. 匯總內(nèi)容2.1. 波紋鋼腹板的基本受力特性簡介隨著橋梁建造技術(shù)和材料工藝的發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)向著輕型化、復(fù)雜化和大跨徑方向發(fā)展。在傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步的提高材料的使用效率，采用帶加勁肋的平面鋼板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土腹板。減少

2、了工程量和工程造價(jià)，但是由于帶加勁肋的平面鋼腹板軸向剛度較大，采用平面鋼腹板引起了如下三個(gè)方面的影響：1）限制了混凝土頂?shù)装宓氖湛s徐變效應(yīng)，導(dǎo)致了混凝土翼緣板和鋼腹板之間的應(yīng)力重分布；2）降低了預(yù)應(yīng)力效應(yīng)：多達(dá)20%-25%的預(yù)應(yīng)力，由腹板消耗；3）經(jīng)濟(jì)效果不顯著：為了防止鋼腹板在軸向壓力下發(fā)生屈曲，需要增設(shè)加勁肋。為了解決上述問題，通過采用波紋鋼腹板來代替帶加勁肋的平面鋼腹板，來改善上述問題。波紋鋼腹板組合橋，采用波紋鋼腹板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土腹板及平鋼腹板，與上述兩者相比較，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：與平面鋼腹板相比，避免了加勁肋的構(gòu)造，減輕了自重，降低了建造成本；在軸向力作用下，縱向呈褶皺形狀的波紋鋼

3、腹板，能自由伸縮，解除了對頂?shù)装宓募s束，使得混凝土的收縮徐變，以及翼緣板預(yù)應(yīng)力都不會(huì)受到腹板的限制，不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移和應(yīng)力的重分布。從而有效的提高了預(yù)應(yīng)力效率；波紋鋼腹板具有較高的抗剪切屈曲強(qiáng)度，無需增設(shè)加勁肋，提高了經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)所查閱的資料總結(jié)，從結(jié)構(gòu)的受力角度來看，波紋鋼腹板具有以下的幾個(gè)特點(diǎn)：首先，抗彎效應(yīng)方面，由于縱向褶皺構(gòu)造的特點(diǎn)，波紋鋼腹板在彎矩及軸力的作用下，縱向可以自由伸縮。模型試驗(yàn)表明，波紋鋼腹板受彎時(shí)，正應(yīng)力及對應(yīng)的正應(yīng)變都很小，基本可以忽略其抗彎能力。在此基礎(chǔ)上，波紋鋼腹板組合橋的上下混凝土應(yīng)變符合現(xiàn)行分布規(guī)律，稱之為波紋鋼腹板組合橋的彎曲“擬平截面假定”。圖表 1應(yīng)力分布

4、圖表 2應(yīng)變擬平截面假定其次，對于抗剪效應(yīng)方面，相關(guān)試驗(yàn)及有限元分析都可以看出，混凝土頂?shù)装宄袚?dān)了很小的剪力，剪力幾乎全部由波紋鋼腹板所承擔(dān)。且剪應(yīng)力沿波紋板高度方向均勻分布，應(yīng)力狀態(tài)接近純剪。對于扭轉(zhuǎn)變形來說，相比于混凝土腹板箱梁來說，波紋鋼腹板抗扭剛度偏低，需要適當(dāng)添加橫隔板。偏載作用下，波紋鋼腹板承擔(dān)的正應(yīng)力依然很小，波紋鋼腹板的縱向抗彎剛度小，畸變翹曲剛度低，截面的畸變變形幾乎全由上下混凝土板來協(xié)調(diào)。圖表 3偏心荷載下，鋼腹板縱向應(yīng)力對于撓度的計(jì)算，不僅需要考慮彎矩變形效應(yīng)，還要考慮到波紋鋼腹板剪切變形的影響。有限元分析中需要計(jì)入腹板剪切變形的影響。2.2. 波紋鋼腹板各向剛度折減理論

5、方法2.2.1. 縱向有效彈性模量Ex：將波紋鋼腹板等效為等高度的平面鋼腹板，采用兩者軸力作用下，軸向變形相同的條件。 根據(jù)資料顯示，波紋鋼腹板軸向有效彈性模量Ex一般為普通鋼板彈性模量E0的幾百分之一甚至幾千分之一，可見波紋鋼腹板的軸向剛度非常小，基本不承受彎矩和軸力。2.2.2. 剪切模量G：對于剪切剛度的折減，不同國家、機(jī)構(gòu)及文獻(xiàn)提出了各自的折減公式和方法。依據(jù)簡化方法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，僅考慮波紋鋼腹板的抗剪作用，忽略混凝土頂?shù)装宓募羟袆偠?。波紋鋼腹板采用彎起腹板來代替加勁肋，計(jì)算時(shí)可以僅僅考慮腹板的剪切剛度，其剪切剛度略小于平面鋼腹板的剪切剛度?？梢杂萌缦碌暮喕接?jì)算：圖表 4波紋腹板幾何

6、參數(shù)示意圖2.3. 既往的有限元建模思路和方法查閱既有的有限元建模及分析方法，分析方法主要包括兩類：一類是修正各項(xiàng)剛度的單梁分析方法；另一類利用實(shí)體單元的方法來進(jìn)行模擬，包括板殼單元，實(shí)體單元等方法。通過修正各項(xiàng)剛度的單梁模型分析中，所采用的修正剛度如下：計(jì)算抗彎剛度時(shí)，忽略鋼腹板的影響；計(jì)算抗扭剛度時(shí)，將波紋鋼腹板假定為平面鋼腹板；計(jì)算箱梁截面抗剪面積時(shí)，只考慮鋼腹板的作用。實(shí)體單元方法建模時(shí)，基本是采用大型有限元軟件進(jìn)行分析，包括ansys、abaqus等軟件。通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，文獻(xiàn)模擬時(shí)，對于混凝土頂?shù)装鍋碚f，模擬時(shí)可以采用板殼單元或者實(shí)體單元來模擬。對于波紋鋼腹板來說，都是采用板殼單元來進(jìn)行模擬的。波紋鋼腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接采用公用節(jié)點(diǎn)的方式。其余如預(yù)應(yīng)力鋼束等，可以通過桿單元來模擬，鋼束單元節(jié)點(diǎn)可以采用耦合的方式與其余部分結(jié)合。3. 模型建立支持空間網(wǎng)格模型建立時(shí)，混凝土頂?shù)装逭ｋx散，剛度采用截面對應(yīng)的剛度，不進(jìn)行修正。波紋鋼腹板等效為等高度的平面鋼腹板。波紋鋼腹板縱向單元需要進(jìn)行修正，此時(shí)可以通過修改縱向有效彈性模量的方式，不計(jì)鋼腹板的