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桁架箱梁斜拉桥结构力学性能研究
| 论文题名： | 桁架箱梁斜拉桥结构力学性能研究 |
| 关键词： | 桁架箱梁斜拉桥;钢管混凝土腹杆;混凝土翼缘板;力学性能;荷载特点 |
| 摘要： | 由于铁路桥梁所受的静荷载和动荷载都很大，因此常常采用组合结构桥梁的形式。随着国家铁路网的逐步完善，以往提出的各种组合结构桥梁（如钢-混凝土组合、梁-拱组合等）被越来越多地应用于铁路桥梁中，但是仍然不能满足铁路桥梁建设的需求。因此，提出新的组合结构桥梁形式，并对其力学性能进行分析，具有十分重要的理论意义和工程应用价值。本文主要内容如下： （1）在原有桁架箱梁斜拉桥的基础上，结合铁路荷载特点，对桁架箱梁和斜拉索进行改进，形成桁架箱-刚性拉杆斜拉桥结构，该结构斜拉索采用预应力混凝土刚性拉杆，桁架箱梁采用钢管混凝土腹杆和预应力混凝土翼缘板箱梁。 （2）分析了桁架箱梁-刚性拉杆斜拉桥与桁架箱梁-柔性拉索斜拉桥在列车荷载作用下的受力性能和变形。结果表明，桁架箱梁-刚性拉杆斜拉桥箱梁的位移和应力均较小；给出了箱梁构造参数和刚性拉杆截面尺寸对箱梁受力性能的影响规律。 （3）分析了拉索形式和腹杆中是否填充混凝土对桁架箱梁斜拉桥动力特性的影响。结果表明，桁架箱梁-刚性拉杆斜拉桥抗振动性能优于桁架箱梁-柔性拉索斜拉桥，腹杆中填充混凝土能够改善桁架箱梁斜拉桥的动力特性；给出了箱梁构造参数和刚性拉杆截面尺寸对结构动力特性的影响规律。 （4）分析了桁架箱梁-刚性拉杆斜拉桥与桁架箱梁-柔性拉索斜拉桥的抗震性能，以及腹杆中填充混凝土对结构抗震性能的影响。结果表明，桁架箱梁-刚性拉杆斜拉桥位移响应较小；腹杆中填充混凝土可以改善结构的抗震性能。 （5）针对桁架箱梁-刚性拉杆斜拉桥特点，基于能量原理推导了考虑刚性拉杆扭转变形的桥塔侧向弹性稳定系数的理论公式。利用有限元法和修正的弹性支承法对一算例桥塔侧向稳定系数进行了计算，本文推导公式的计算结果与其吻合较好，验证了本文理论公式的正确性。 （6）利用本文推导的桥塔侧向弹性稳定系数理论公式，对辐射式、竖琴式和扇形三种索面类型斜拉桥拉杆倾角对桥塔侧向弹性稳定性的影响进行了分析，得到了拉杆倾角对不同索面斜拉桥桥塔侧向稳定性的影响规律。结果表明，竖琴式索面刚性拉杆斜拉桥的桥塔稳定系数较高，受拉索倾角的影响较小。因此，建议刚性拉杆斜拉桥索面类型采用竖琴式。 |
| 作者： | 薛江 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 李自林 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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