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钢桁桥节点精细化与增强优化分析方法研究
| 论文题名： | 钢桁桥节点精细化与增强优化分析方法研究 |
| 关键词： | 钢桁桥;整体式节点;钢管节点;构造优化;参数化分析 |
| 摘要： | 钢桁桥由具有自重轻、跨越能力强、易修复、整体性好等优点，在工程实践中广泛采用。钢桁桥节点往往受力复杂、结构相对薄弱，是钢桁桥的关键局部结构，然而当前在节点设计分析中存在计算方法不准确、节点优化不全面等问题，因此为充分发挥节点的功能，对其受力性能分析和细节构造优化设计就显得至关重要。 本文以钢桁桥工程实例为研究背景，对整体式节点和钢管节点进行受力性能分析和节点构造优化的研究。 （1）对节点高强螺栓连接进行受力分析。对高强螺栓连接试件建立有限元模型，模拟在单向拉伸作用下试件的受力性能，并与试验下的荷载位移曲线和变形对比，验证了该有限元模型的准确性。然后探讨了钢材等级、摩擦系数、预紧力和螺栓缺失对承压型和摩擦型高强螺栓连接试件抗剪承载力的影响。 （2）建立了钢桁桥有限元分析模型，将有限元计算的应力和变形与实测结果对比，计算值与实测值相差在25%以内，结果较为吻合。对主墩处下弦杆整体节点（E8）建立考虑螺栓连接的多尺度有限元模型，在考虑整体结构的基础上精细模拟了节点的受力状态，平衡了局部节点与整体结构的计算精度和代价。将多尺度模型与全桥杆系模型、实桥测试结果进行对比分析，从位移、应力和界面连接三个方面验证了多尺度模型的准确性。 （3）对钢桁桥整体节点构造进行参数分析和优化。基于节点多尺度有限元模型，分析了中间横隔板（N1）厚度、支座边缘处的横隔板（N2）厚度、节点板厚度、加劲肋厚度、加劲肋高度共 5个参数对节点板应力的影响：增大 N1横隔板厚度，可以有效改善与横梁连接处的应力集中情况； 适度增加N2横隔板厚度对减小支座处腹板应力集中具有一定效果；节点的应力峰值随着节点板厚度呈近似线性减小；增大加劲肋高度比增大加劲肋厚度对节点最大应力的降低效果更好。通过 GA-BP 神经网络模型优化节点构造参数，得到在同等用钢量下，节点最大应力下降10.1MPa，模型预测值误差为5.1%，因此该神经网络模型对节点构造优化具有较好的效果。 （4）对钢管混凝土桁梁桥进行加固分析，采用“整体—局部”的分析方法对增设腹杆后的节点构造进行了优化，提出直接连接、外贴节点板和局部灌注混凝土三个优化方案，结果表明，对于新增杆件的腹杆节点在节点范围内灌注混凝土可以有效改善节点受力性能。 |
| 作者： | 李康 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 王文炜;董阁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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