本文主要针对高速铁路32m整孔简支箱梁存在的力学指标偏保守、自重过大等问题,结合长吉城际32m简支箱梁设计工作,优化结构参数,通过建立结构分析模型,分析结构的受力、变形特征,验证优化设计的可行性与合理性,并对优化后结构的梁端局部承压、箱梁空间力学效应等几个关键问题进行了深入探讨,主要工作有:(1)提出了采用大吨位预应力束代替小吨位预应力束的技术思路,大幅度降低腹板厚度,减轻结构自重;(2)利用有限元软件ANSYS、PRBP、SB等建立箱梁结构的整体、局部模型,按简支梁实际约束方式进行边界条件模拟,参照规范,编制接口程序进行等效预应力筋效应荷载及列车活载模拟。(3)选取箱梁宽度、箱梁高度、腹板参数、支座布置等结构参数,通过多工况受力分析,对各参数进行比选,推荐了优化模型,并给出部分结构参数的优化建议;力学分析校验了本文优化设计的可行性和合理性;(4)针对长吉32m简支箱梁预应力张拉端局部应力过大的问题,通过对局部模型进行受力分析,对张拉端结构参数及锚具参数进行优化比选,提出了改善锚下局部应力状态的构造设计建议,较好地解决了锚下局部应力问题;(5)对腹板、项板进行空间应力分析,并将空间分析与平面分析结果对比,得出平面设计手法中被忽略的力学因素对结构的影响度,尤其对于L/8截面主拉应力及剪应力,平面分析结果较空间分析结果差距较大,导致结构安全度较低。此可供箱梁设计参考;(6)本文的成果实现了对箱梁优化的目标,优化后长吉梁与秦沈客运专线梁等相比自重降低了约8.3%,而其他钢材指标基本持平。所取得成果经济效益显著。
