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大跨钢梁斜拉桥索梁锚固结构空间受力行为及设计优化研究
| 论文题名： | 大跨钢梁斜拉桥索梁锚固结构空间受力行为及设计优化研究 |
| 关键词： | 大跨钢梁斜拉桥;索梁锚固结构;空间受力行为;优化设计 |
| 摘要： | 索梁锚固结构是连接斜拉索与主梁之间的构造物，是大跨度钢梁斜拉桥的关键部位，因其局部区域受力集中、构造复杂，一直是设计人员重点研究和设计的对象，但现行的规范关于锚固结构的细节设计缺乏针对性的指导文件，从而导致经常要耗费巨大的财力和物力进行结构模型试验来验证设计成果。本文针对目前大跨钢梁斜拉桥常见的四种索梁锚固形式:锚箱式、锚拉板式、销铰式和锚管式进行了系统的研究，为索梁锚固结构的设计提出了一些有益的建议，研究的主要内容如下: 1、回顾了大跨钢梁斜拉桥索梁锚固结构的研究现状和存在的不足，总结了索梁锚固结构的设计原则。并从结构形式，受力特性，组装工艺等方面对四种常见索梁锚固结构进行了详细介绍。从制造工艺、运营维护和桥梁景观三个方面进行了对比。结合工程实例介绍了索梁锚固结构在具体桥梁中的应用。 2、研究了结构模型试验设计的理论和方法，并结合具有代表性的索梁锚固结构试验实例，总结了试验模型原型的选取原则，试验荷载的加载和试验数据的采集方法。 3、基于已建成大桥的工程实例，采用子模型的方法分别建立了四种索梁锚固结构的有限元模型并进行了仿真计算，并根据锚固结构各自的受力方式和受力特点，考虑材料非线性和接触非线性，研究了这四种锚固结构的应力分布规律，应力集中现象和索力传递机理。 4、根据四种索梁锚固结构各自的受力特点和控制因素，进行参数灵敏度分析，并在参数灵敏度分析的基础上，进一步选取设计参数，然后以这些参数来拟合出索梁锚固结构强度验算的简化公式，从而指导索梁锚固结构的设计。 5、以索梁锚固结构板件的尺寸为变量，以锚固结构总质量为目标函数，以锚固结构最大应力值为控制状态变量，采用基于参数响应面的优化方法对对四种锚固结构分别进行优化设计。 6、对四国钢桥规范（BS5400、AASHTO、Eurocode和中国公路钢结构桥梁设计规范报批稿）中关于疲劳荷载的规定进行了介绍并对四国规范关于疲劳验算方法进行了比较。 7、以湛江海湾大桥锚拉板结构为实例，采用等效标准疲劳车模型，并基于BS5400规范对锚拉板结构研究区域一进行了疲劳寿命评估。 8、基于LEFM理论，分别采用经验公式法和有限元仿真分析法计算裂纹尖端的应力强度因子，采用裂纹开展速率公式对湛江海湾大桥锚拉板结构研究区域二进行了疲劳寿命评估。 |
| 作者： | 王子健 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 强士中 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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