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斜拉桥波形钢腹板箱梁的力学特性研究
| 论文题名： | 斜拉桥波形钢腹板箱梁的力学特性研究 |
| 关键词： | 无背索斜拉桥;波形钢腹板箱梁;地震波激励;应变位移;地震响应 |
| 摘要： | 新密市溱水路大桥为国内第一座波形钢腹板箱梁斜塔无背索斜拉桥，该桥具有先进的设计理念。目前国内类似的桥型还相对较少，因此有必要对其力学特性进行深入研究。 结合相关的理论知识，运用大型有限元软件建立主桥等效梁索模型和实体模型，研究了主桥及其波形钢腹板箱梁的力学特性，主要的研究内容和结论如下： 建立等效梁索模型，研究了主桥的静力特性。结果表明，斜塔的纵向位移最大值位于塔顶，塔根处的轴力最大；主梁的轴压力从主墩墩顶附近向次墩附近逐渐递减；主墩最大轴压力位于其底部；斜拉索的索力峰值小于其设计索力，索力变幅较小。主桥设计合理，体现出了结构的优越性。 建立等效梁索模型，研究了主桥的动力特性。对模型进行三向地震波激励，计算主桥各关键节点的位移和内力时程响应；在原等效梁索模型的基础上增设辅助墩，研究其对主桥动力性能的影响。结果表明主跨跨中节点、塔梁固结点以及次墩墩梁固结点沿三个方向的弯矩峰值均明显减小；主梁的三个关键节点以及主墩与次墩墩顶处的轴力峰值均显著降低。 建立实体模型，研究了波形钢腹板箱梁的静力特性。结果表明波形钢腹板的竖向剪应力沿梁高的变化很小；在同一截面波形钢腹板的竖向挠度要大于混凝土板；混凝土板也承担了一定的竖向剪力；波形钢腹板的纵向正应变极小，与截面的纵向变形不一致。 在实体模型分析的基础上建立主跨部分箱梁的简化空间有限元模型，在模型顶板的中心位置施加单位集中荷载，计算其临界屈曲应力，并与相应理论公式计算所得的各类屈曲应力结果进行对比；同时改变波形钢腹板的主要几何参数尺寸，研究各几何参数对波形钢腹板箱梁剪切屈曲性能的影响。结果表明不应把水平直板段水平长度不应设置过大，以防止结构发生局部屈曲失稳；适当增大波形钢腹板的水平折叠角,可以有效防止结构发生整体屈曲失稳，但水平折叠角的设计应结合腹板高度综合考虑；增大腹板厚度可以有效提高结构的抗屈曲性能特别是抵抗局部屈曲失稳的能力。 上述主要结论可以为今后类似的工程实践提供一定的理论指导。 |
| 作者： | 吕梁 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 梁斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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