桥梁支座结构分析及疲劳性能研究

论文摘要

桥梁支座是桥梁结构的组成部分,连接桥梁上下结构,并将上部结构的反力和变形可靠地传递给下部结构。随着桥梁建设事业的发展,大跨度桥梁不断涌现,对桥梁支座的承载能力、位移和转角能力的要求不断提高,需要开发和研究与之相适应的新型桥梁支座。球型支座具有承载能力大,转动灵活,不存在橡胶老化问题,使用寿命长等特点,能够适应曲线桥、宽桥以及坡道上桥梁支座的需要。本论文主要针对球型支座进行了以下几个方面的研究。1、运用有限元软件ANSYS对球型支座结构进行全面的非线性接触有限元分析,根据球型支座实际工作情况,模拟了支座在垂直载荷和压转载荷作用下的受载情况；研究了球型支座各部分结构设计参数,如四氟板面积、混凝土墩台与铸钢结构之间摩擦系数以及混凝土刚度等对支座性能的影响,并找出了其中变化规律,为球型支座的设计和生产制造提供了一定的参考依据。2、以球型支座为对象,利用Visual Basic编程语言结合ANSYS中APDL语言开发出桥梁支座参数化有限元分析系统,用于对球型支座进行快速的参数化模拟分析,该系统界面友好,便于分析不同类型桥梁支座结构,缩短产品开发周期。3、利用疲劳分析软件FEMFAT对球型支座进行疲劳性能研究,考虑多种支座疲劳性能影响因素,计算和分析球型支座在交变载荷作用下,支座各部分结构的安全系数和疲劳寿命等。本文的研究内容和成果,对球型支座产品的设计改进和系列化生产有一定的实用价值,同时也为以后对同类或者其他类型支座的研究提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 桥梁支座概述
• 1.1.1 桥梁支座发展概况
• 1.1.2 桥梁支座的作用
• 1.1.3 桥梁支座的分类
• 1.1.4 桥梁支座形式的选择
• 1.1.5 桥梁支座的设计
• 1.2 本课题研究的主要内容及意义
• 1.2.1 论文研究的主要内容
• 1.2.2 论文研究的意义
• 第2章 相关技术方法及软件介绍
• 2.1 有限元法的基本理论
• 2.1.1 有限元法的起源和发展
• 2.1.2 有限单元法的思想
• 2.1.3 有限元分析的基本步骤
• 2.1.4 有限元分析的工程应用
• 2.2 参数化设计语言APDL简介
• 2.2.1 APDL的定义
• 2.2.2 APDL的特点
• 2.3 Visual Basic编程语言简介
• 2.4 FEMFAT疲劳软件简介
• 第3章 球型支座结构及性能研究
• 3.1 概述
• 3.2 球型支座主要部件的作用及要求
• 3.3 球型支座结构非线性有限元分析
• 3.3.1 单元选择与材料属性
• 3.3.2 支座有限元模型简化研究
• 3.3.3 三种不同条件下计算结果对比分析
• 3.3.4 支座有限元模型建立
• 3.3.5 垂直载荷下支座有限元计算结果分析
• 3.3.6 压转载荷下支座有限元计算结果分析
• 3.4 球型支座各项参数对其性能影响
• 3.4.1 四氟板面积改变对支座性能影响
• 3.4.2 下支座板与墩台之间摩擦系数对支座性能影响
• 3.4.3 墩台混凝土刚度对支座性能影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 桥梁支座参数化有限元分析系统开发
• 4.1 参数化有限元分析系统设计思路
• 4.2 参数化有限元分析系统开发流程
• 4.3 参数化有限元分析系统开发具体过程
• 4.3.1 APDL命令流
• 4.3.2 VB系统开发及操作指南
• 4.3.3 系统计算结果展示
• 4.4 本章小结
• 第5章 球型支座疲劳性能研究
• 5.1 疲劳的基本概念
• 5.2 FEMFAT的理论背景
• 5.3 球型支座结构疲劳性能研究
• 5.3.1 材料性能参数
• 5.3.2 支座荷载参数
• 5.3.3 疲劳计算和结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果