正交异性钢箱梁桥面板的优化设计

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1、学校代号：10532学密号：S08011074级：湖南大学硕士学位论文正交异性钢箱梁桥面板的优化设计旧Y舢1㈣906删3OptimalDesignoftheOrthotropicPlateofSteelBoxGirderbyYUChunsongB．E．(HunanUniversity)2008AthesissubmittedpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringBridgeandTunnelEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniyersitySuperv

2、isorProfessorLILifengApril，2011㈣鲫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：撕日期：2p，，年‘月夕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

3、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。(请在以上相应方框内打“／”)作者签名：导师签名：椭松套主吁日期：2。，，年多月夕日日期：扣，f年()月7日摘要本文结合国内外学者已有的研究成果及规范条文，对正交异性钢箱梁桥面板的局部稳定、铺装层耐久性及疲劳验算等问题进行了全面的分析，并以此为基础，建立较为系统的优化设计模型。本文的主要研究成果如下：(1)研究了正交异性钢箱梁结构的起源、发展历程及应用现状。研究了正交异性板设计中的关键问题：局部稳定问题，铺装层耐久性问题以及疲劳验算问题。并进

4、一步探讨，如何结合上述关键问题建立科学的优化设计分析模型。(2)研究了正交异性钢箱梁的常用构造形式。研究了简支薄板的屈曲临界应力值及日本桥规有关加劲板稳定性的相关条文。研究了大跨径钢箱梁桥面铺装体系的常用形式及存在的主要病害。研究了钢箱梁的疲劳验算的基本步骤：标准荷载谱的选取、标准应力幅的生成及不同的S．N曲线的分类。(3)本文推导了无限密分配梁沿桥纵向单位长度的等效抗弯惯性矩，并运用等效格子梁法和有限元程序对正交异性板第二体系的受力进行分析，将分析结果与已有的P．E法结果进行比较；验证了等效格子梁法作为优化模型的有限元分析方法的适用性。建立加劲板件模型，验证《道路桥示方书》的有关局部稳定设计

5、的相关条文的准确性。本文通过板壳及实体单元的组合来精确模拟钢桥面铺装体系。系统的研究了铺装层材料特性、钢桥面板构造特点及汽车超载问题对铺装层受力的影响。(4)本文以正交异性板常用构造形式作为设计变量，以结构自重作为目标函数，建立了基于等效格子梁法的钢箱梁第二体系受力优化设计模型l和模型2。模型2考虑了铺装层受力对优化设计过程的影响，得到了一些非常有意义的结论，是本文的主要创新点。最后，以合理的荷载步长模拟标准疲劳车的加载历程，验证了模型2在优化前后各关键构造细节的疲劳性能，以形成更为完善的优化设计体系。关键词：正交异性板：等效格子梁；局部稳定；疲劳验算；铺装；优化设计AbstractInthi

6、spaper，theproblemsofthelocalbucklingproperties、fatiguepropertiesofstellboxgirderandthedurabilityofthedeckpavementwerewellstudied．Andthen，systematicoptimizationanalysismodelswereputforward．Thetheoreticachievementsofthepaperareasshowbelow．(1)Theorigin，developmentcourseandpresentstateoftheorthotropicde

7、ckofsteelboxgirderarebeenintroduced．Keyproblemsofitsmechanicsanalysisareasfollows：localbucklingproperties、fatiguepropertiesanddurabilityofthedeckpavement．Theapplicationstatusandnecessityoftheoptimizat