鋁合金主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計與力學(xué)性能研究.pdf

1、鋁合金與鋼材和鋼筋混凝土相比具有重量輕、強(qiáng)度高和耐腐蝕等優(yōu)點，因而鋁合金越來越廣泛地應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)和橋梁中。鋁合金材料在橋梁的第一次應(yīng)用是1933年美國匹茲堡Smithfield街橋使用鋁合金橋面板替代原有的橋面板。隨后世界各地建造了許多鋁合金橋梁。 目前國外對鋁合金橋梁和結(jié)構(gòu)研究比較深入。美國和歐洲制定了鋁合金結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)范，并研究了可應(yīng)用于工程實踐的鋁合金橋梁的結(jié)構(gòu)型式，例如美國的Alumadeck鋁合金主梁系統(tǒng)和瑞典的SA

2、PA FRONT主梁系統(tǒng)。中國雖然在鋁合金結(jié)構(gòu)的研究方面已經(jīng)取得了一些成果，但對鋁合金橋梁的研究幾乎處于空白狀態(tài)。 本文以鋁合金橋梁主梁為主要研究對象，主要進(jìn)行了以下幾個方面的工作： 1.介紹了鋁合金物理、力學(xué)特性，并詳細(xì)介紹了包括Osgood模型在內(nèi)的三種鋁合金材料本構(gòu)關(guān)系模型；給出了鋁合金橋梁的定義和應(yīng)用分類，詳細(xì)介紹了鋁合金橋梁的發(fā)展歷史；通過與鋼材的對比，指出了鋁合金橋梁獨特的優(yōu)勢。最后綜述了鋁合金構(gòu)件、結(jié)構(gòu)和橋

3、梁的研究現(xiàn)狀。 2.對鋁合金工字梁構(gòu)件進(jìn)行了在跨中荷載作用下彎扭線性和非線性屈曲的數(shù)值研究，與已有試驗研究結(jié)果進(jìn)行了對比分析，證明了蘭伯格-奧斯古德模型模擬鋁合金材料本構(gòu)關(guān)系的合理性和有限元分析的精確性。 3.介紹了已有的鋁合金橋梁主梁結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用范圍，在簡要介紹拓?fù)鋬?yōu)化理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)《公路橋梁設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)設(shè)計了鋁合金主梁拓?fù)浞治龉r，通過拓?fù)鋬?yōu)化得到鋁合金主梁概念模型，并提出鋁合金主

4、梁合理斷面形式的設(shè)計思路。 4.根據(jù)第三章拓?fù)浞治龅玫降匿X合金主梁的斷面形狀，并考慮到我國目前鋁合金擠壓型材生產(chǎn)能力，設(shè)計了兩種斷面形式的鋁合金主梁，并進(jìn)行相應(yīng)的靜力分析對比得到最優(yōu)的主梁結(jié)構(gòu)型式。最后應(yīng)用ANSYS商業(yè)軟件對鋁合金主梁斷面的細(xì)部尺寸進(jìn)行了優(yōu)化分析。 5.以一座鋁合金人行橋為工程背景，計算了鋁合金人行橋的剛度、自振頻率和特征屈曲系數(shù)。將第四章設(shè)計的鋁合金主梁做為該鋁合金人行橋的橋面板，并計算相應(yīng)的結(jié)構(gòu)剛度