Пространственный расчет стальных коробчатых пролетных строений мостов в упругопластической стадии

• Автор: Митропольский, Николай Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Состояние теории и методов пространственного расчета

сплошностенчатых пролетных строений мостов

1.1. Развитие конструктивных форм сплошностенчатых пролетных строений.

1.2. Методы пространственного расчета пролетных строений

1.3. Методы пространственного расчета конструкций

в упругопластической стадии

1.4. Учет пространственной работы пролетного строения при проектировании .

1.5. Цели и задачи исследования .

2. Методика пространственного расчета металлических пролетных

строений в упругой стадии.
2.1. Основные предпосылки.
2.2. Применение общего вариационного принципа В.З.Власова сведения двумерных задач теории тонкостенных стержней оболочек к одномерным.
2.3. Построение системы координатных функций
2.3.1. Определение количества и вида координатных функций.
2.3.2. Преобразование системы координатных функций продольных перемещений.
2.3.3. Преобразование координатных функций поперечных перемещений
2.4. Решение системы дифференциальных уравнений равновесия тонкостенного стержня.
2.5. Определение напряженно деформированного состояния
тонкостенного стержня с переменой жесткостью.
2.5.1. Основная система метода перемещений.
2.5.2. Единичное состояние участка тонкостенного стержня в основной системе.
2.5.3. Грузовое состояние участка тонкостенного стержня
в основной системе.
2.6. Основные выводы по главе.
3 Методика пространственного расчета тонкостенных конструкций в упругопластической стадии
3.1. Основные предположения.
3.2. Система разрешающих уравнений тонкостенного стержня в упругопластической стадии
3.3. Решение системы нелинейных разрешающих уравнений методом последовательных приближений в форме метода дополнительных деформаций
3.4. Иллюстрация описанной методики.
3.5. Увеличение скорости сходимости метода последовательных приближений за счет использования условия равновесия.
3.6. Пример использования условия равновесия для увеличения скорость сходимости метода.
3.7. Исследование способа аппроксимации функций дополнительных деформаций
3.8. Основные выводы по главе.
4. Автоматизация методики расчета.
4.1. Программа для расчета тонкостенных конструкций пролетных строений в упругой стадии
4.2. Сопоставление результатов расчетов по предлагаемой методике и программе с другими методами.
4.2.1. Расчеты на кручение.
4.2.2. Расчеты на изгиб.
4.3. Автоматизация методики расчета тонкостенного стержня в упругопластической стадии
4.4. Сравнение результатов расчет тонкостенного стержня в упругопластической стадии по различным методикам
4.5. Интеграция предложенной методики с программным комплексом
на основе метода конечного элемента
4.6. Основные результаты и выводы
5. Пространственная работа стальных сплошностенчатых
пролетных строений мостов.
5.1. Общие замечания
5.2. Запаздывание сдвига в поясах стальных пролетных строений
в упругой стадии
5.2.1. Компоновка поперечных сечений пролетных строений
5.2.2. Расчетные схемы
5.2.3. Коэффициенты эффективной ширины поясов.
5.2.4. Влияние запаздывания сдвига на изгибающий момент
5.3. Влияние пластических деформаций на напряженно деформированное состояние сплошностенчатых
пролетных строений
5.3.1. Перераспределение продольных напряжений в поперечных сечениях пролетных строений
с двутавровыми главными балками
5.3.2. Особенности развития пластических деформаций в пролетных строениях с главными балками
коробчатого сечения
5.3.3. Влияние появления пластических деформаций
на изгибающий момент. .
5.4. Расчет стального коробчатого пролетного строения
с наклонными стенками.
5.5. Основные результаты и выводы по главе.
Выводы
Список литературы


Решение этой нелинейной системы осуществляется методом последовательных приближений в форме метода дополнительных деформаций, которые на каждой итерации представляются аппроксимирующим полиномом. Для увеличения скорости сходимости метода предлагается использовать дополнительное условие интегрального равновесия напряжений в поперечном сечений стержня. В четвертой главе описывается реализация предложенных методик в виде компьютерных программ. Специализированная программа предназначена для пространственного расчета стальных неразрезных пролетных строений в упругой стадии. С ее помощью можно рассчитывать пролетные строения переменной жесткости с произвольными граничными условиями, как при эксплуатации, так и при монтаже. В результате может быть получено напряженно деформированное состояние, учитывающее неравномерность включения поясов в работу и кручение конструкции. Для тестирования программы были выполнены многочисленные расчеты, сопоставленные с результатами полученными по теориям пластин оболочек В. В.3. Власова, замкнутого А. О.В. Лужина, плитнобалочных конструкций Б. Е.Улицкого, методом конечного элемента и результатами испытания модели. Программа , являющаяся развитием программы , способна рассчитать стальные пролетные строения за пределом упругости и определять границы зон и величины пластических деформаций, а так же остаточное напряженно деформированное состояние. ММ, основанный на традиционном МКЭ. Пятая глава посвящена результатам численных исследований пространственной работы стальных сплошностенчатых пролетных строений в упругой и упругопластической стадиях. На основе расчетов серии пролетных строений, сооружаемых из универсальных элементов и блоков, получены количественные показатели, характеризующие запаздывание сдвига в верхнем поясе стальных пролетных строений с главными балками двутаврового и коробчатого сечения. По результатам сопоставления пространственного и балочного расчетов изучена возможность отличия получаемых изгибающих моментов и прогибов в неразрезных пролетных строениях. Рассмотрены загружения пролетных строений нагрузкой, вызывающей пластические деформации интенсивностью до 0,, получена качественная и количественная картина этого процесса и построены зависимости перераспределения напряжений в поперечных сечениях. В заключение диссертации сформулированы основные результаты и выводы и приведен список литературы. Работа выполнена в НИЦ Мосты ОАО ЦНИИС под руководством д. I Потапкина. СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСЧЕТА СПЛОШНОСТЕНЧАТЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВ. РАЗВИТИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ФОРМ СПЛОШНОСТЕНЧАТЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ. Широкое применение в отечественном и зарубежном мостостроении стальных сплошностенчатых пролетных строений вызвано рядом преимуществ, которыми обладают эти конструкции. Совмещение функций несущих элементов способствует снижению расхода стали. За счет применения заводской сварки и монтажных соединений на высокопрочных болтах достигается высокая индустриальность изготовления. Конструкции обладают благоприятным внешним видом. Кроме того, их экономические показатели улучшаются при использовании современных методов строительства, таких как навесной монтаж или продольная надпижка с конвеерно тыловой сборкой. Одной из наиболее эффективных конструктивных форм являются коробчатые балки с одной, двумя или более замкнутыми коробками рис. Они обладают большой крутильной жесткостью и большой эффективностью с точки зрения распределения материала в сечении. В нашей стране к настоящему времени построено и эксплуатируется большое количество мостов с металлическими коробчатыми балками жесткости. В дальнейшем их применение будет расширяться. Этому в большой степени способствует разработка конструкций металлических пролетных строений индустриального изготовления 1. Из блоков полной заводской готовности сооружаются неразрезные пролетные строения пролетом до 7 м. Кроме того, не отпадает необходимость в строительстве больших уникальных мостов индивидуального проектирования. Эффективность этих конструкций во многом связана с многолетними систематическими исследованиями, проводимыми у нас в стране и за рубежом. Рис.