腹板开孔组合梁的挠度计算和圆弧钢拱的线性屈曲分析

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本文内容分为两个部分。前一部分是关于腹板开孔组合梁的挠度计算,后一部分是关于圆弧钢拱的线性屈曲分析。组合梁腹板开孔后,开孔截面刚度存在削弱,开孔区域产生空腹桁架形式的变形,导致挠度增加。按照生成机理对开孔段的挠度进行分类分析,指出关键问题所在。假设楼板参与整体截面抗弯的有效宽度%和楼板抗剪有效宽度bs与实腹组合梁相同,还需确定楼板参与开孔上部截面抗弯的有效宽度be和开孔段的计算跨度le。采用有限元软件建立开孔局部模型,提取内力和挠度的数据用于计算be和le,完成影响参数分析和公式拟合。利用开孔区域变形特征,合并空腹桁架弦杆的抗弯刚度和抗剪刚度成为开孔截面等效抗剪刚度。根据截面刚度不同的现象,建立单孔分段梁系单元模型,通过求解平衡微分方程获得了在均布荷载作用下的挠度计算公式。与固定位置单个开孔的有限元分析结果进行对比,本文公式具有较高精度,但是仍有部分结果偏不安全,遂对误差进行了分析和修正。接着验证了在开孔位置变化、多个开孔和跨中集中荷载的情况下本文理论的适用性,多个开孔的跨中附加挠度大致等于各孔单独开设的跨中附加挠度之和。最后,直接应用考虑滑移影响的组合梁弯曲理论,给出了在均布荷载作用下开孔组合梁弯曲挠度计算的精细理论。围绕临界轴力展开,分析圆弧钢拱线性屈曲的一些基本问题。计算模型包括三铰拱、两铰拱和无铰拱。荷载工况包括均匀围压、水平均布荷载和均匀自重。通过线性内力分析,解出了最大轴力系数的计算公式。通过线性屈曲数值分析,获得三种荷载下的线性屈曲荷载,拟合了临界轴力系数公式。其中,水平均布荷载和均匀自重的结果,以相比于均匀围压结果的提高系数的形式给出。
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