波纹钢腹板箱梁矮塔斜拉桥全寿命性能系统研究

论文摘要

波纹钢腹板矮塔斜拉桥是“矮塔斜拉桥”和“波纹钢腹板预应力混凝土箱梁桥”的结合。继世界上两座波纹钢腹板矮塔斜拉桥（日本栗东桥和日见桥）建成以来，该桥型得到了工程界的广泛关注。该桥型符合我国桥梁发展结构轻型化、大跨度、组合结构的三个趋势。本文在国内外研究与发展现状的基础上，以某预应力混凝土矮塔斜拉桥为背景，参照相关规范，用波纹钢腹板代替混凝土腹板，重新设计波纹钢腹板矮塔斜拉桥，运用Midas Civil有限元软件建立模型，首先计算两桥的在静力荷载作用下结构的受力与变形，进行两桥的静力分析对比；其次分析了两桥的在地震作用下的结构响应；然后分析两种桥型基于材料性能退化的结构退化过程；最后分析两种桥型全寿命经济性能。分析结果表明：1.在静力分析时，波纹钢腹板矮塔斜拉桥的极限状态下主梁内力及应力满足相关规范要求。施工阶段分析中各施工阶段主梁位移与应力，拉索应力均满足相关规范要求，说明结构处于安全状态。2.地震响应分析结果表明，在相同地震输入下，波纹钢腹板矮塔斜拉桥位移响应大于预应力混凝土矮塔斜拉桥，内力响应小于预应力混凝土矮塔斜拉桥。说明相对于混凝土矮塔斜拉桥，波纹钢腹板矮塔斜拉桥抗震性能较好。3.对两桥的结构退化分析表明，波纹钢腹板矮塔斜拉桥其性能退化相对预应力混凝土矮塔斜拉桥较轻，退化趋势较为平缓。4.由波纹钢腹板矮塔斜拉桥和预应力混凝土矮塔斜拉桥的全寿命周期成本分析计算可知，波纹钢腹板矮塔斜拉桥全寿命周期成本较低，具有较好的经济性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 波纹钢腹板箱梁桥发展及研究现状
• 1.3 预应力混凝土矮塔斜拉桥发展及研究现状
• 1.4 现有波纹钢腹板矮塔斜拉桥介绍
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 工程背景
• 2.1 原型预应力钢筋混凝土箱梁的矮塔斜拉桥方案
• 2.2 波纹钢腹板箱梁矮塔斜拉桥对比方案设计
• 2.3 截面特性对比
• 2.4 小结
• 第三章 波纹钢腹板矮塔斜拉桥静力分析
• 3.1 有限元模型
• 3.2 静力分析荷载工况
• 3.3 波纹钢腹板矮塔斜拉桥静力分析
• 3.4 施工阶段分析
• 3.5 小结
• 第四章 抗震性能分析对比
• 4.1 反应谱分析
• 4.2 时程分析
• 4.3 小结
• 第五章 全寿命性能退化机理与退化过程模拟
• 5.1 材料性能退化机理
• 5.2 桥梁结构退化过程模拟
• 5.3 两种桥型退化过程对比
• 5.4 小结
• 第六章 全寿命经济性能对比分析
• 6.1 桥梁全寿命经济成本分析
• 6.2 两种桥型全寿命经济性对比
• 6.3 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢