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原文传递慢行系统钢箱梁桥的概念设计

论文题名：	慢行系统钢箱梁桥的概念设计
关键词：	钢箱梁桥;概念设计;抗疲劳性能;慢行系统
摘要：	慢行系统作为一种短距离绿色交通体系，具有灵活度高、空间使用面积小、绿色健康、低碳环保等优点，在缓解各种“城市病”问题上具有广阔的发展前景。因此，慢行系统的规划与建设逐渐得到了我国各大城市的重视，而非机动车桥梁则是其中一种重要的结构型式。由于钢箱梁结构具有抗弯和抗扭刚度大、轻质高强、拆装灵活、材料环保、可循环利用的特点，很好地契合了非机动车桥梁的特点，因此，对于非机动车桥梁，采用钢箱梁结构是较为不错的选择。然而，目前非机动车钢箱梁桥尚缺乏针对性的设计规范与规程等，这导致非机动车钢箱梁桥的设计工作难以做到高效有序。鉴于此，本文针对影响非机动车钢箱梁桥设计的基本因素、防灾设计因素以及稳定和疲劳两个关键因素，采用文献对比法以及有限元分析法等，对其进行了概念设计研究。主要研究方法和结论如下：　　（1）通过对国内外现行规范以及相关研究成果的对比与分析，提出了非机动车钢箱梁桥的基本设计要求。基本设计要求主要包括：一般要求、桥梁布置设计要求、桥梁孔径设计要求、桥梁净空设计要求、桥上线形设计要求、细部构造以及附属设施设计要求。　　（2）针对风致荷载、地震荷载以及船撞三种偶然荷载，结合国内外现行规范和研究成果，提出了非机动车钢箱梁桥在三种偶然荷载作用下的防灾概念设计。　　（3）基于热点应力理论，采用响应面法，并结合有限元技术，对非机动车钢箱梁桥正交异性钢桥面板的抗疲劳性能进行了研究。研究表明：　　1）相比于横向双车加载以及纵向双车加载这两种加载方式，单车加载对正交异性钢桥面板的抗疲劳性能更不利；　　2）对于顶板与纵肋连接焊缝处细节，其最不利截面位置为靠近横隔板的截面；对于纵肋底部对接焊缝处细节，其最不利截面为两相邻横隔板间的跨中截面；　　3）顶板厚度、钢板肋厚度、横隔板厚度、横隔板间距以及钢板肋高度这几个设计参数对非机动车钢箱梁桥正交异性钢桥面板的抗疲劳性能的均存在不同的影响，其中，顶板厚度影响最大。顶板厚度的增大能有效地降低各个疲劳细节的疲劳应力；　　4）非机动车荷载基本不会对钢箱梁桥正交异性钢桥面板带来疲劳损伤。其中，纵肋底部对接焊缝处细节的抗疲劳性能最弱，其最大应力幅为 33.57MPa，约为常幅疲劳极限值的57%。　　（4）对薄壁钢板弹性稳定设计的基本设计原则以及经典理论公式进行了总结，并通过对各国家规范关于钢箱梁受压翼缘及其加劲肋的规定进行对比分析后，给出了非机动车钢箱梁桥关于正交异性钢桥面板局部稳定的设计建议，其中包括顶板尺寸设计建议、受压加劲肋的尺寸与刚度设计建议。
作者：	龙永彬
专业：	建筑与土木工程
导师：	孙卓
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广州大学
学位年度：	2022