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单索面斜拉桥具有行车视野开阔,简洁优美的优点。布置在行车道中央的桥塔与直接锚固在梁中线的拉索使材料用量较省。对于拉索疲劳问题,采用单索面布置是有利的。基于以上优点,单索面斜拉桥为工程界普遍采用。但单索面布置并不能够为主梁提供额外的扭转刚度。因此主梁一般采用抗扭刚度较大的箱形截面。当采用薄壁钢箱梁时,其偏载作用下扭转畸变效应是值得探讨的。 本文研究单索面钢箱梁斜拉桥偏载作用下的扭转畸变效应。首先回顾了分析箱梁刚性扭转基于乌曼斯基第二理论的解析法,及分析箱梁畸变效应的弹性地基梁相似法。 采用解析法,杆系有限元法,板壳有限元法分别计算钢箱梁刚性扭转响应。综合分析得到钢箱梁偏载作用下钢箱梁空间应力分布规律。通过对比解析法和板壳有限元法的计算结果,发现约束扭转占比为1的位置处,解析应力计算结果偏于保守。揭示了经典理论的局限性。并从扭转角,扭转应力,主梁形式,支承布置等角度探讨单索面钢箱梁斜拉桥跨径限值,提出若干设计建议。 采用弹性地基梁比拟法和板壳单元法计算箱梁的畸变效应。检验弹性地基梁比拟法计算畸变的可靠性。阐述宽箱梁畸变行为的力学机理。明确钢箱梁畸变效应沿截面横向,桥梁纵向的分布规律。 根据应力计算结果和规律指出扭转工况下箱梁外腹板受力最为不利。针对本桥外腹板,给出沿桥纵向不同区域对应的不同应力放大系数,以达到近似考虑扭转应力的目的。明确沿纵桥向不同区段控制外腹板稳定设计的荷载工况。对考虑了扭转应力的腹板,给出纵向加劲肋合理配置位置。 最后,分析轴力作用下扭转的二次效应,考虑二次效应的弯扭正应力较之前数值增加很小,设计计算中不必过度关注。