對稱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料人行橋有限元仿真分析.pdf

1、分類號：UDC：密級1學(xué)校代號：11845學(xué)號：211i001104廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文(工學(xué)碩士)對稱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料人行橋有限元仿真分析盧志強(qiáng)指導(dǎo)教師姓名、職稱：奎徨湮麴援學(xué)科(專業(yè))或領(lǐng)域名稱：扭撼遮讓區(qū)堡詮學(xué)生所屬學(xué)院：扭魚王猩堂瞳論文答辯日期：至Q!墨生魚月!目摘要摘要近年來，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP，F(xiàn)iberReinforcedPolymer)在公共和工業(yè)用人行天橋上得到大量的應(yīng)用。FRP建造橋梁結(jié)構(gòu)具有施工速度快，重量輕

2、，耐腐蝕性好，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。本研究以瑞士FRP材料TSCB(TwinShapeComposedBeam)人行橋?yàn)轫?xiàng)目背景，對TSCB人行橋的有限元模型建立、碳纖維復(fù)合材料失效判定準(zhǔn)則、連接技術(shù)、組裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)等進(jìn)行了研究。通過進(jìn)行有限元仿真分析，論證TSCB人行橋設(shè)計(jì)的安全和可靠性。研究首先針對兩種TSCB人行橋模型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)靜應(yīng)力有限元仿真分析，研究了有限元模型建立方法和相關(guān)失效準(zhǔn)則。分別建立了2D殼單元的TSCB人行橋有限元模型、3

3、D實(shí)體單元和2D殼單元聯(lián)合建模的3D有限元模型。根據(jù)瑞士結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)SIA260／261及客戶需求，對TSCB人行橋進(jìn)行在極限行人載荷、極限風(fēng)載荷以及極限雪載荷作用下的橋梁形變進(jìn)行了分析。以TsaiWu張量理論為基礎(chǔ)，采用TsaiWu失效準(zhǔn)則作為三明治結(jié)構(gòu)外層碳纖維材料的失效判定準(zhǔn)則，針對TSCB人行橋在極限行人載荷作用下人行橋各層碳纖維材料的強(qiáng)度和失效情況進(jìn)行了失效判定分析。FRP人行橋的連接技術(shù)一直是研究的重點(diǎn)，文章對TSCB人行橋

4、組裝系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，建立了基于3D有限元模型考慮TSCB人行橋組裝系統(tǒng)的有限元模型，并對此模型進(jìn)行了極限載荷作用下的橋梁形變和靜應(yīng)力分析，證明了人行橋組裝系統(tǒng)的可行性。然后，對TSCB人行橋以及考慮人行橋組裝系統(tǒng)的橋梁模型進(jìn)行了動特性分析。特別研究了TSCB人行橋的一階橫向自振動頻率值和一階豎向振動頻率，并參考各國橋梁自振動頻率等級規(guī)范，對TSCB人行橋因人群載荷作用而引發(fā)橋梁共振的可能性和風(fēng)險進(jìn)行了評估，保證了TSCB人行橋在自振動方

5、面的安全可靠性。驗(yàn)證了橋梁組裝系統(tǒng)對TSCB人行橋的自振頻率和振型的影響，進(jìn)一步論證了組裝系統(tǒng)的實(shí)用性。通過對TSCB人行橋的有限元仿真研究，初步判定該人行橋從材料強(qiáng)度到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及橋梁整體自振動性能都符合安全設(shè)計(jì)的要求和規(guī)范。TSCB人行橋是一座兼?zhèn)鋭?chuàng)新設(shè)計(jì)、觀賞性、實(shí)用性、模塊化生產(chǎn)和快速架設(shè)的新型FRP材料人行橋，對同類型橋梁的設(shè)計(jì)和研究提供了較高的參考價值。關(guān)鍵詞：FRP人行橋；有限元仿真；三明治結(jié)構(gòu)；Tsaiwu失效準(zhǔn)則；模