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本文是在国家863计划项目(编号2006AA11Z120):“超千米斜拉桥体系及减灾减振技术研究”资助下进行的,主要研究内容包括:
⑴在查阅大量国内外文献的基础上,阐述了现代斜拉桥桥塔的发展与现状,对现代斜拉桥桥塔设计理论、科研进展与研究现状进行了综述,总结现在斜拉桥塔设计与研究中存在的问题,并指出本课题的研究目的和主要内容。
⑵就各种造型桥塔的稳定特性进行对比研究。由于桥塔可视为超大型压弯构件,在全面了解国内外混凝土及钢结构压弯构件设计规范的基础上,针对关键的设计规定(弯矩放大系数、钢结构稳定系数等)进行了较全面地对比分析。
⑶对桥塔设计简化方法中关键参数(计算长度及长细比)的取值方法进行研究。由于计算长度取值基于桥塔弹性稳定分析结果,采用能量方法,对受多根斜拉索作用的变截面桥塔结构的稳定进行研究。从理论上建立具有拉索力系效应并考虑索、塔、梁耦合作用的斜拉桥桥塔稳定计算模型,进而针对不同造型桥塔的失稳特点,对桥塔有效长度及长细比取值进行研究。
⑷对钢筋混凝土桥塔的极限承载力进行研究。评价混凝土材料特性(受拉开裂和受压压碎特性)、施工误差(初始缺陷)、结构设计参数(配筋率、材料强度)以及荷载要素(局部温变)等各种非线性因素对斜拉桥桥塔极限承载力的影响。对桥塔的破坏过程和破坏形式进行了探讨。就施工过程对桥塔承载力的影响进行对比分析。
⑸基于钢桥塔不发生整体-局部相关屈曲的假设,采用塑性铰法对斜拉桥钢桥塔的极限承载力进行研究。采用能量法对受压柔性加劲板的稳定进行分析,探讨柔性加劲肋的合理布置方式。采用板壳元对斜拉桥钢桥塔的整体-局部相关作用时极限承载力问题进行分析,并与塑性铰法计算结果进行对比,探讨各种非线性因素(整体施工误差、板件局部加工误差和局部温度荷载等)对桥塔极限承载力的影响。
⑹对钢桥塔钢板开孔的局部应力进行分析,研究参数包括孔洞形状、开孔率,并对厚板的三维应力集中现象进行探讨。针对开孔补强的三种措施:套管补强、贴板补强、加厚母板补强,从补强效果方面,对比这些措施的优劣利弊。