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钢桁梁柔性拱组合体系桥节点板受力性能分析与试验研究
| 论文题名： | 钢桁梁柔性拱组合体系桥节点板受力性能分析与试验研究 |
| 关键词： | 钢桁梁柔性拱桥;整体节点板;多尺度模型;静载试验;有限元分析 |
| 摘要： | 厦深客运专线榕江特大桥系主跨为(110+220+220+110m)的下承式钢桁梁柔性拱组合体系桥，其跨度在同类型桥梁中位居世界首位。该桥的节点构造形式采用了整体式节点技术，其中部分节点相交杆件多、结构和受力复杂，本文结合原铁道部科技研究开发计划项目《高速铁路桥梁技术深化研究-大跨度连续钢桁梁柔性拱组合关键技术研究》（合同号2010G004-A）要求，以厦深高铁榕江特大桥为工程背景，以该桥E11节点整体节点板为研究对象，开展其受力性能和成桥试验研究，本文主要做了以下工作: 1.分别建立了榕江特大桥E11节点整体节点板的节段模型和多尺度模型，基于两种模型对整体节点板进行受力分析，得到了较为一致的结果。 2.通过对比力边界节段模型、位移边界节段模型和多尺度模型计算结果的差异性和规律性，揭示了节点刚度的影响规律:在节点区域内多尺度模型的刚度要比梁单元模型大得多，梁单元模型的节点刚度偏小。进一步分析了这一刚度差异对节段模型计算结果的影响，并指出基于多尺度模型的节点刚度更接近真实状态、多尺度模型的计算结果更加精确。 3.为探索整体节点刚度及其模拟方法对桁架杆件内力的影响，采用多尺度模型、刚臂梁单元模型和梁单元模型3种模拟方法开展分析。计算结果:随着节点刚度的增加，杆件轴力变化不大，部分杆件轴力有略微减小，而剪力和弯矩变化较大，且基本呈增大趋势，其中以直腹杆的增幅最为显著，也导致弯矩次应力在直腹杆中的增幅较显著。同时研究了在对桁架杆件进行受力分析时，刚臂梁单元法的适用性问题，发现其计算结果较多尺度模型存在一定差异率，精度不高，但结果均偏于安全，且该方法建模简便，计算快捷，在对结构较复杂、节点整体性较强、刚度较大的桁架结构，分析杆件受力时可以考虑该方法。 4.在该桥梁的成桥试验中，选取E11节点整体节点板进行了静力试验，完成了试验测点布置、数据采集和数据分析，理论和试验结果一方面验证了该节点板设计结构的安全性，另一方面验证了本文中“多尺度模型比节段模型精度更高”等的分析结论。 本文对整体式节点的分析方法、试验手段和分析结论可供同类结构设计和计算时参考。 |
| 作者： | 戴劲 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 盛兴旺;陈洪波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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