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波形钢腹板的屈曲有限元分析

(2025-09-02 18:51:03)
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有限元分析

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强度分析

编辑:杭州那泰有限元分析公司    www.nataid.com

波形钢腹板的屈曲有限元分析

当波形钢腹板的板厚小于某一值时,梁的破坏为波形钢腹板的屈曲引起,在波形钢腹板具有足够的厚度以避免主梁局部屈曲破坏的前提下,波形板可以不必采用太厚的钢板。从图和表中也可以看出该人行天桥中波形钢腹板厚度的增大对降低主梁挠度的影响很小,降低幅度在2%以内。结合前述主梁弯曲变形符合“拟平面假定”的情况,可以验证,在波纹钢腹板厚度足够的情况下,此类组合结构的受弯承载力和变形可按由上下弦钢管混凝土构成的类似析式的截面来计算,而不考虑波形钢腹板的抗弯作用。

动载采用加速度传感器采集结构的振动时程信号,再作傅里叶变换,所得主跨7-12测点的一阶频谱曲线如图所示;分别由增强频域分解法(EFDD)法和随机子空间法算得的自振频率实测值和有限元模型的自振频率计算值如下表所示。从表中可以看出,该桥第1,2阶为竖向振动,第3,4阶为竖向扭转振动;实测基频大于3Hz,满足《城市人行天桥与人行地道技术规范》中城市人行天桥竖向自振频率不得低于3Hz的要求叫;表中各阶自振频率实测值均大于计算值,说明结构整体动刚度较大,动力性能良好。

杭州那泰有限元分析公司介绍了侨英路人行天桥的现场荷载试验过程并利用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了该人行天桥的有限元模型。通过对比分析该桥控制截面挠度和应变的实测值和理论值,得出以下几点结论:

1)主梁在工况1)满载作用下,主跨跨中挠度实测最大值为10.91mm,挠度为跨径的1/2841,远小于规范要求的1/800,说明该桥刚度较大,设计较保守。且在工况1)和工况2)满载作用下,主梁纵向应变实测值均小于计算值,说明该桥的承载能力满足要求。主梁竖向截面的弯曲变形和纵向应力分布符合“拟平截面假定”,波形钢腹板对主梁的抗弯贡献可忽略不计。

2)按照实际加载工况,荷载试验的挠度实测结果与有限元模型的计算结果基本一致;除个别外,主梁纵向应变实测值都要小于计算值,说明有限元模型与实际较吻合且计算结果安全可靠。

3)该桥实测自振频率基频为3.32Hz左右,大于城市人行天桥的规范允许值(3.0Hz),满足使用要求;且各阶自振频率实测值均大于计算值,说明结构整体动刚度较大,动力性能良好。

       4)对该桥的试验结果和有限元分析表明,该桥设计偏保守,截面刚度大,而材料安全储备高,因此可以对结构的各项参数如型钢壁厚、横向连接系间距、高跨比、宽跨比等进行优化设计,以期该种桥型的设计提供一个经济合理的参考标准。

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