中欧钢桥规范对比研究

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我国现阶段钢产量大、利用率低的问题亟待重视,以桥梁工程为例,钢桥结构在我国的发展与欧美等发达国家相比起步较晚,本文认为限制其发展的主要原因之一是我国钢桥结构设计规范的局限,针对这一观点,本文将着重对我国钢桥规范进行深入研究。通过查阅资料发现,《欧洲结构规范》是现阶段桥梁工程行业中应用最广泛,最具代表性的一套规范,因此本文主要研究的对象是我国《公路钢结构桥梁设计规范》和《欧洲结构规范》中EN1993钢桥规范。本文主要针对一般设计原则、材料设计标准、结构设计分析以及连接件等方面对中欧两套规范深入对比研究,总结两套规范的相似和差异点,结合雅康高速大渡河特大桥实例,根据两套规范的不同规定,运用有限元软件Midas Civil进行建模,采用手算和模拟计算等方法对该桥的强度、挠度、整体以及局部稳定性等方面进行验算,以验证结论的真实性和正确性。通过实例验证,本文所提出的结论基本真实可靠。研究结果表明:对于一般设计原则,中欧规范要求大体相似,我国规范主要采用全概率极限法、半概率极限法以及安全系数法等,欧洲规范主要采用安全系数法,公式中计算参数和分项系数均根据实际工程中的经验估计得到。材料设计标准上,中欧规范最主要的区别在于中国规范规定的钢材与同级别欧洲规范的钢材相比,强度都要偏低一些,且欧洲规范还多规定了两种高强度钢材;对钢材本构模型的定义上,我国规范给出了理想弹塑性体和试验修正两种模型,欧洲规范根据拉伸屈服和应变硬化不同分成四条-曲线,并介绍了有限元设计方法的计算过程。对结构设计分析的研究,在结构建模上中欧规范无较大差异,设计理念基本一致,对竖向挠度限值的规定,我国规范针对不同桥型采用不同限值,欧洲规范只是笼统地给出全部适用的一个限值;在稳定性设计时,两套规范基本思路一致,以压杆稳定理论作为整体稳定性计算依据,以薄板稳定理论作为局部稳定性计算依据,同时引入稳定性系数作为计算参考,但欧洲规范划分了不同的四类截面,并贯穿应用在整个稳定性设计中,我国规范给出四条稳定性系数曲线,欧洲规范给出五条曲线,并各自推导提出稳定性系数的计算公式。对于连接件,两套规范要求大体保持一致,但欧洲规范规定的更为详细;对于螺栓的分类,我国规范相对简单,欧洲规范分类更为详细;对于铆钉间距的规定,我国规范在各个部位的限值普遍大于欧洲规范;对于焊接的设计,我国规范规定若焊缝直接承受动荷载,采用折减应力法;若焊缝承受静荷载和间接活载,采用单一应力法,欧洲规范规定均采用折算应力法。
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