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大跨度公铁两用板-桁组合结构斜拉桥关键部位精细有限元分析
| 论文题名： | 大跨度公铁两用板-桁组合结构斜拉桥关键部位精细有限元分析 |
| 关键词： | 板-桁组合结构;大跨度公铁两用斜拉桥;Mises等效应力;有限元分析法 |
| 摘要： | FFW长江大桥主桥是一座跨径布置为(60.5+156+464+156+60.5)m的公铁两用板-桁组合结构斜拉桥，采用正交异性钢桥面板与主桁结合的结构形式，兼具正交异性板和板-桁组合结构的特点，结构构造和受力状态都较复杂。全桥分析中很难考虑构造细节，不能准确得到各关键部位的受力情况。因此本文对该桥各关键部位进行精细有限元分析，主要工作和成果如下: 1、根据全桥空间有限元分析结果，确定了4个关键部位，作局部精细有限元分析。研究确定了计算方法，包括截取范围、建模方法和边界条件。利用有限元分析软件ANSYS，考虑构造细节建立4个关键部位的局部精细有限元模型。 2、对包含斜拉索锚固结点SJ1和SJ2的两个节间公路桥面系节段作精细有限元分析，该节段内斜拉索力和桥面系所受轴力均为最大。由分析可知，节段内大部分区域Mises等效应力和主拉应力幅较小，但斜拉索锚固结点处横梁腹板U肋开口处较小区域存在应力集中现象，最大Mises等效应力为366MPa，最大主拉应力幅为116MPa，超过Q345钢材的屈服强度和规范关于Ⅷ类构件疲劳允许应力幅91.1MPa要求。 3、对包含下弦结点XJ1和XJ2的两个节间铁路桥面系节段作精细有限元分析，该节段内斜拉杆轴拉力和桥面系所受轴力均为最大。由分析可知，节段内大部分区域Mises等效应力和主拉应力幅较小，但下弦杆与横梁下翼缘连接处存在局部应力集中现象，最大Mises等效应力为355MPa，最大主拉应力幅为96.3MPa，超过Q345钢材的屈服强度和规范关于Ⅷ类构件疲劳允许应力幅91.1MPa要求。 4、对索力最大的斜拉索锚固结点SJ1作精细有限元分析，结点内大部分区域Mises等效应力和主拉应力幅较小，但斜拉杆腹板与公路桥面系横梁腹板十字交叉连接处存在局部应力集中现象，该局部区域内Mises等效应力达361-720MPa，最大主拉应力幅为216MPa，远超出Q345钢材的屈服强度和规范关于Ⅷ类构件疲劳允许应力幅91.1MPa要求。 5、对斜拉杆拉力和下弦杆轴力最大的下弦结点XJ1作精细有限元分析，结点内大部分区域Mises等效应力和主拉应力幅较小，但斜拉杆与下弦杆外侧腹板连接处存在局部应力集中现象，最大Mises等效应力为231MPa，最大主拉应力幅为110MPa，超过规范关于Ⅶ类构件疲劳允许应力幅99.9MPa。 6、已根据计算结果给设计院提出建议，本文研究成果对其他同类桥梁也有参考价值。 |
| 作者： | 李君 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 叶梅新;张晔芝 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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