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针对工程中存在的半穿式桁架桥梁上弦杆极易发生平面外失稳的问题,利用理论分析、试验研究和数值模拟的方法对受压上弦杆的稳定性承载力计算方法和有效长度系数进行研究。具体研究内容及成果如下:(1)分析试验获得53个国产6061-T6和90个国产6082-T6铝合金材料的实测本构关系曲线。利用试验结果数据,分析了铝合金材料本构关系模型和Steinhardt假设的适用性。结果表明:国产6061-T6和6082-T6铝合金材料的本构关系能很好地服从Ramberg-Osgood模型,n值按Steinhardt假设分别取24和26比较合理。(2)采用理论分析的方法比较了中国、欧洲、美国和德国规范设计体系的差异:四国规范铝合金牌号表示方法、参数取值各不相同;中国、欧洲、美国规范体系按极限承载能力法设计,德国规范体系按容许应力法设计;四国规范的压弯构件稳定承载力计算公式均由轴压项和弯曲项组合而成,但两项的表达式各有不同;四国规范中影响构件稳定承载能力的影响因素均为偏心距、长细比、稳定系数和影响系数。根据四国规范设计体系的差异,采用Midas Civil软件建立四种荷载组合情况下的桥梁结构模型,根据模型分析结果,对四国规范设计体系安全性进行评价,结果表明:对只受轴压和弯矩较小的压弯构件,美国规范计算结果偏安全;对只受弯的杆件,中国规范计算结果偏安全。(3)采用ANSYS有限元软件对压弯构件进行非线性分析,与试验结果对比可知,有限元结果与试验结果吻合良好。采用有限元方法对519根压弯构件进行分析,根据有限元分析结果采用相关曲线法,对中国、欧洲、美国和德国规范压弯构件稳定承载力计算公式进行验证及参数修正,并对修正前后四国规范计算结果进行对比。结果表明:中国和欧洲规范计算公式可以用于6082-T6压弯构件稳定承载力的计算,但计算结果偏保守。美国和德国规范计算公式不能用于偏心距较小情况下发生平面外失稳的压弯构件。修正后的四国规范公式满足承载力稳定性的要求,计算结果更合理。(4)采用ANSYS有限元软件对半穿式桁架桥梁进行模态分析和非线性分析,确定桥梁结构的第一阶模态失稳形式、波形状态和桥梁结构极限状态下跨中上弦杆轴力。根据上弦杆轴力计算结果,采用欧拉公式计算上弦杆有效长度系数,并与《港口工程钢结构设计规范》、《铁路桥梁钢结构设计规范》和《水运工程钢结构设计规范》计算结果进行对比。结果表明:有限元非线性分析方法可用于铝合金半穿式桁架桥梁上弦杆有效长度系数的计算。从安全角度来说,《水运工程钢结构设计规范》计算结果更偏于安全。