對稱結構復合材料人行橋有限元仿真分析.pdf

1、分類號：UDC：密級1學校代號：11845學號：211i001104廣東工業(yè)大學碩士學位論文(工學碩士)對稱結構復合材料人行橋有限元仿真分析盧志強指導教師姓名、職稱：奎徨湮麴援學科(專業(yè))或領域名稱：扭撼遮讓區(qū)堡詮學生所屬學院：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，纖維增強復合材料(FRP，FiberReinforcedPolymer)在公共和工業(yè)用人行天橋上得到大量的應用。FRP建造橋梁結構具有施工速度快，重量輕

2、，耐腐蝕性好，易于維護等優(yōu)點。本研究以瑞士FRP材料TSCB(TwinShapeComposedBeam)人行橋為項目背景，對TSCB人行橋的有限元模型建立、碳纖維復合材料失效判定準則、連接技術、組裝系統設計等進行了研究。通過進行有限元仿真分析，論證TSCB人行橋設計的安全和可靠性。研究首先針對兩種TSCB人行橋模型進行了結構靜應力有限元仿真分析，研究了有限元模型建立方法和相關失效準則。分別建立了2D殼單元的TSCB人行橋有限元模型、3

3、D實體單元和2D殼單元聯合建模的3D有限元模型。根據瑞士結構設計標準SIA260／261及客戶需求，對TSCB人行橋進行在極限行人載荷、極限風載荷以及極限雪載荷作用下的橋梁形變進行了分析。以TsaiWu張量理論為基礎，采用TsaiWu失效準則作為三明治結構外層碳纖維材料的失效判定準則，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度和失效情況進行了失效判定分析。FRP人行橋的連接技術一直是研究的重點，文章對TSCB人行橋

4、組裝系統進行了設計，建立了基于3D有限元模型考慮TSCB人行橋組裝系統的有限元模型，并對此模型進行了極限載荷作用下的橋梁形變和靜應力分析，證明了人行橋組裝系統的可行性。然后，對TSCB人行橋以及考慮人行橋組裝系統的橋梁模型進行了動特性分析。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險進行了評估，保證了TSCB人行橋在自振動方

5、面的安全可靠性。驗證了橋梁組裝系統對TSCB人行橋的自振頻率和振型的影響，進一步論證了組裝系統的實用性。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度到結構穩(wěn)定性以及橋梁整體自振動性能都符合安全設計的要求和規(guī)范。TSCB人行橋是一座兼?zhèn)鋭?chuàng)新設計、觀賞性、實用性、模塊化生產和快速架設的新型FRP材料人行橋，對同類型橋梁的設計和研究提供了較高的參考價值。關鍵詞：FRP人行橋；有限元仿真；三明治結構；Tsaiwu失效準則；模