[硕士]自锚式悬索桥钢箱梁的优化研究与应用

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内容简介

　　[硕士]自锚式悬索桥钢箱梁的优化研究与应用　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位： 硕士 　　学位授予单位：大连理工大学　　学位年度：2009　　 张家口清水河建设桥是一座自锚式悬索桥，根据实际运营要求和地质情况采用了与传统闭口钢箱梁不一样的扁平边主钢箱梁。本桥钢箱梁宽厚比很大，构造和受力都比较复杂。本文对其钢箱梁方案进行了静力计算分析、局部稳定屈曲分析和横隔板的横向计算，本文的主要内容如下:　　 (1)查阅国内外相关资料，阐述总结了自锚式悬索桥的相关发展情况、构造功能及特点;并研究了自锚式悬索桥和正交异性钢箱梁的各种计算理论和分析方法。　　 (2)通过不同梁高的扁平边主钢箱梁和传统闭口钢箱梁截面的静力模型比较，发现除了在主梁受力方面外，在经济性和施工难易程度等方面，扁平边主钢箱梁模型都要比同等规模的闭口钢箱梁截面模型优越;在主梁受力方面，扁平边主钢箱梁模型也是在钢材的容许应力范围内的，而传统闭口钢箱梁的应力偏小，趋于保守，容易造成材料的浪费。　　 (3)通过对本桥扁平边主钢箱梁局部梁段进行稳定性分析发现，由顶板、纵肋和横肋组成的桥面系结构的影响最为重要。底板、腹板和腹板加劲肋对钢箱梁的局部稳定有一定的影响，但考虑到本桥中腹板和底板所在区域有限，所以板厚变化对钢箱梁的局部稳定性提高作用有限。本模型可以通过约束横隔板的变形来提高主梁的局部稳定性，同时此钢箱梁截面的受力和稳定性方面需要进行更深入的研究。　　 (4)采用混合有限元模型和传统横隔板有限元模型的计算发现，在两种模型中，横隔板在主跨l l2处正应力最大，在边跨1/2处正应力最小，剪应力则相差不大。横隔板在主跨1 /2处和主跨1/4处的受力差别不大，我们可以认为在选取横隔板计算时，采用主跨上的横隔板即可。分别对应于主梁上各点，采用混合有限元模型计算的横隔板应力值与传统有限元模型计算的应力值相比，比值都在0.5左右，可表明两种方法在计算上有一定的规律性和相关性。考虑到传统横隔板计算方法由于单独考虑横隔板的受力特性，顶板和底板的参与作用有限，没有考虑U型肋、腹板和其他加劲肋的约束影响，汽车荷载取值较大，且结果都在钢材的容许应力范围内，所以传统计算方法偏于保守，模型简单，在本桥的计算中还是可以采用的。

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