大跨度铁路斜拉桥锚拉板受力特性及疲劳试验模型方案研究

摘要

斜拉桥索梁锚固结构是斜拉桥的关键受力部位。锚拉板式索梁锚固结构传力路径明确、构造相对简单、施工维护方便，但其局部应力集中严重、应力分布复杂，在长期列车荷载作用下，易发生疲劳破坏。
　　正在建设中的岳口汉江特大桥是国内少见的在铁路斜拉桥上使用锚拉板式索梁锚固结构的桥例。该锚拉板结构采用承压板与拉板相连的设计，比传统设计增加了索力传递路径。拉板存在横向偏角，与延伸至桥面以上的钢箱梁边腹板对接熔透焊接。本文以该大桥为工程背景，对其锚拉板式索梁锚固结构、钢箱梁顶板和边腹板受力特性展开研究，并对疲劳试验模型进行方案设计。本文研究的主要内容及得出的结论如下:
　　1、对岳口汉江特大桥斜拉索索力值和角度进行初步分析，选择了M01、M10、M12、M13、M20五个受力较不利的锚拉板结构作为备选对象。对以上锚拉板式索梁锚固结构建立三节段钢箱梁及锚拉板模型，初步分析各锚拉板结构、钢箱梁顶板和边腹板应力状态，最终选取M12号锚拉板作为受力特性和疲劳试验模型方案研究的对象。
　　2、研究了M12号锚拉板在最不利索力作用下各主要板件、其对应的钢箱梁顶板和边腹板的应力分布状态。在各板件上布置应力提取点，提取对应点的应力值，分析了各主要板件上的应力分布规律。研究了拉板与锚筒、锚筒与其加劲肋、拉板与边腹板、边腹板与项板的连接焊缝的应力变化趋势。研究了拉板、承压板、锚筒、锚筒加劲肋及边腹板等关键板件的疲劳应力幅情况。
　　3、针对M12号锚拉板式索梁锚固结构，设计其疲劳试验模型。通过计算分析，提出修改建议，在前一模型基础上，优化模型设计，最终确定方案四的模型为疲劳试验模型。
　　4、经计算分析，验证了疲劳试验模型具有较好的应力等效性。疲劳试验模型锚拉板的各板件、钢主梁腹板和项板与原桥三节段钢箱梁锚拉板模型对应板件的应力分布状态相似。除疲劳试验拉板、顶板和边腹板个别应力提取点，其他所有板件的应力提取点的应力值与原桥三节段钢箱梁锚拉板模型对应板件的相近。疲劳试验模型的拉板与锚筒、锚筒与其加劲肋的连接焊缝应力值及变化趋势与原桥三节段钢箱梁锚拉板模型的相似;拉板与边腹板、边腹板与顶板的连接焊缝的应力变化趋势与原桥三节段钢箱梁锚拉板模型对应焊缝相近，应力差值基本在25MPa以内。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 斜拉桥钢箱梁索梁锚固结构概述

1．1．1 斜拉桥钢箱梁索梁锚固结构形式

1．1．2 斜桥桥钢箱梁索梁锚固结构特点

1．2 斜拉桥钢箱梁索梁锚固结构的研究现状

1．3 本文工程背景及研究的主要内容

1．3．1 工程背景

1．3．2 研究的主要内容

第2章 受力特性及疲劳试验模型方案研究的锚拉板选取

2．1 原桥锚拉板式索梁锚固结构初步选取

2．2 原桥三节段钢箱梁锚拉板模型的建立

2．3 受力特性及疲劳试验模型方案研究的锚拉板确定

2．4 本章小结

第3章 汉江特大桥锚拉板受力特性研究

3．1 原桥三节段钢箱梁锚拉板模型主要板件最不利应力状态

3．2 原桥三节段钢箱梁锚拉板模型应力提取点的布置

3．3 原桥三节段钢箱梁锚拉板模型部分应力提取点的应力值

3．4 原桥三节段钢箱梁锚拉板模型连接焊缝处应力

3．4．1 原桥三节段钢箱梁锚拉板模型连接焊缝处应力值

3．4．2 原桥三节段钢箱梁锚拉板模型连接焊缝处应力变化趋势

3．5 原桥三节段钢箱梁锚拉板模型关键板件疲劳应力幅

3．6 本章小结

第4章 汉江特大桥锚拉板疲劳试验模型设计

4．1 模型试验研究的意义

4．2 疲劳试验模型设计原则

4．3 疲劳试验模型的设计

4．3．1 疲劳试验模型方案一

4．3．2 疲劳试验模型方案二

4．3．3 疲劳试验模型方案三

4．3．4 疲劳试验模型方案四

4．4 本章小结

第5章 汉江特大桥锚拉板疲劳试验模型应力等效性分析

5．1 疲劳试验模型各主要板件应力状态等效性分析

5．2 疲劳试验模型应力提取点应力值等效性分析

5．3 疲劳试验模型连接焊缝处应力及等效性分析

5．3．1 疲劳试验模型连接焊缝处应力值

5．3．2 疲劳试验模型连接焊缝应力等效性分析

5．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的文论及参加的科研项目