合成桥面桁梁悬索桥静动力分析理论的研究

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1、学校代号：学号：密级：10532B04011016非密湖南大学博士学位论文合成桥面桁梁悬索桥静动力分析理论研究主僮由渲厶姓名；彭睡廑昱垣丝名超驱整；虿E丝丕熬援墙差篁僮；±丕工程堂院童些名盗!插粱皇隧道王猩迨窒握童旦塑!圣Q!垒生垒旦诠塞筌筮旦翅；星Q!墨玺昼旦曼旦簦鲎委虽全圭廑；割迸接塾拯AnalyticaltheoryforstaticanddynamiccharacteristicsofsuspensionbridgesstiffenedbytrussgirderswithintegralorthotropicdeckbyPENGWanghuB．E．(HunanUn

2、iversity)1998M．S．(HunanUniversity)2004ADissertationSubmittedinPartialSatisfactionoftheReqmrememsfortheDegreeofDoctorofEngineeringBridgeandTunnelEngineeringintheGraduateSch001ofHunanUniversitySupervisorProfessorSHAOXudongApril，2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以

3、标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：封暄电日期：曲r多年6月宫日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以

4、上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：寄辞训＼岖又日期：沁l狰日期：101步6月8日6月逮日大跨合成桥面桁梁悬索桥连续模型静动力分析方法研究摘要本文针对合成桥面桁梁建立等效的连续模型，开展了一系列的理论研究和参数分析，主要包括合成桥面桁梁的约束扭转和剪力滞效应，以及合成桥面桁梁悬索桥的静力效应和自振特性。主要研究工作如下：(1)对已修建悬索桥中的桁架加劲梁的型式和结构参数作了归纳和统计分析，分析了主桁、横联和水平联等桁片各自可选型式的特点，给出了桁梁高度等设计参数的经验取用规则。阐述了合成桥面桁梁的结构特点和构造型式，并以澧水大桥为工程背景，对照原设计的常规桁梁及混凝

5、土桥面方案，设计了采用合成桥面桁梁作加劲梁的方案，对比分析了混凝土桥面和合成型钢桥面的技术经济特点。但)合成桥面桁梁是正交异性钢桥面和空间桁梁的组合结构。桁梁连续化方法的基本思想是将腹杆系转化成等效的剪切薄壁。本文将这一方法扩展到合成桥面桁梁中，提出了钢桥面的等效正向厚度和等效剪切厚度的概念，以体现其抵抗纵向变形和切向变形能力的差异，而桁架腹杆系的等效正向厚度取为零。由此桁梁、合成桥面桁梁形成参数形式上统一的比拟薄壁梁，再根据乌氏第二理论的基本原理分析它们的约束扭转问题，获得它们的扭转特征。在此基础上进一步分析了主桁、平联和桥面参数对合成桥面桁梁扭转性能的影响，并从扭转应

6、变能的角度揭示薄壁梁扭转属性，提出了以翘曲应变能与总的扭转应变能的比率作为衡量标准，当其小于0．05时结构扭转行为趋于自由扭转，还给出了该比率与控制性的无量纲参数——截面翘曲系数y和杆件扭转系数的关系，揭示了悬索桥中常规桁梁、合成桥面桁梁、扁平钢箱梁的截面翘曲特点和扭转属性。(3)合成桥面桁梁中钢桥面作为整个桁梁的翼缘参与整体受力，在竖向横力弯曲时会出现剪力滞问题。同样地将合成桥面桁梁转化成等效的薄壁梁，利用能量变分方法分析它的剪滞效应。针对合成桥面桁梁的结构特点，分析时引入梁的挠度、截面转角和翼缘最大纵向位移差三个独立的广义位移，同时引入一个全截面上均匀纵向位移以满足截

7、面正应力平衡的条件，总势能计算时考虑主桁的比拟腹板的剪切应变能，也考虑了钢桥面作为加劲翼缘与平板翼缘的差异。按照最小势能原理建立了关于三个广义位移的基本微分方程。进～步分析了剪滞翘曲函数阶次的合理选取，以及桥面跨宽比、桥面板厚度、加劲肋板厚、加劲肋型式等结构参数影响有效宽度系数的变化规律。比较分析了多个外国规范中对加劲板翼缘有效宽度系数的具体规定，给出了推荐的方法。提出了节间剪滞效应的概念来分析主桁节点处桥面的应力集中问题。(4)基于线性挠度理论，运用直接迭代解法分析悬索桥的竖向静力行为，获得博士学位论文了加劲梁在设计活载下的