斜拉桥钢箱梁典型纵向肋加劲板设计方法研究

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近年来,大跨径钢箱梁斜拉桥在世界范围内发展迅速,但是与之而来的钢箱梁稳定性问题也接踵而至。本文受自然科学基金(50608005)的资助,以薄壁钢箱主梁重要组成部分的加劲板为主要研究对象,就其较为基本和常见的受压稳定性能展开论述,并提出典型纵向肋加劲板的设计方法。首先针对加劲板的主要设计计算理论进行归纳总结,得出加劲板基于相关分析理论上的总体设计思路;就加劲板设计方法中常用的计算理论与方法包括弹性稳定分析理论、极限承载力方法以及数值分析法进行了阐述,对经典理论公式进行分析。在弹性稳定理论的设计内容及重点中对四种破坏形态利用有限元模型进行描述。根据经典加劲板稳定分析计算理论进一步引进了主要与加劲肋的抗弯刚度比以及加劲板的其它尺寸参数有关的临界屈曲系数,进而提出加劲板的弹性稳定设计计算之重点;在加劲板极限承载力设计内容及重点中,考虑加劲板的初始缺陷与焊接残余应力,提出计算加劲板的承载力之重点。进而根据参数的影响进一步进行加劲板各种尺寸的设计。针对影响加劲板弹性屈曲临界应力以及极限承载能力最主要因素即加劲肋的刚度比和加劲板的有效板宽的经典计算进行总结分析。对国外主要规范中关于影响加劲板弹性屈曲临界应力与极限承载能力的加劲板尺寸进行归纳,并对主要规范进行对比分析。对加劲板进行了弹性稳定以及极限承载能力的设计。对于加劲板弹性稳定的设计主要综合规范中关于弹性稳定之设计规定,综合出开口扁钢肋加劲板的设计方法。该设计方法简明、条理,在加劲板的设计计算时使用简便。并就加劲肋刚度、长宽比、加劲肋间距与母板厚度之比等参数变化对加劲板弹性稳定屈曲临界应力的影响做出ansys有限元模型组数据模拟分析;对于加劲板极限承载能力的设计,则根据美国规范与日本规范中对加劲板极限承载力的规定,分别对其进行了计算以及对比分析,结果表明美国规范计算值更接近于ansys计算值,但同时表明两种规范也存在一定的局限性。为此种板件的设计提供一定的参考。
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