1、鋁合金與鋼材和鋼筋混凝土相比具有重量輕、強度高和耐腐蝕等優(yōu)點，因而鋁合金越來越廣泛地應用于建筑結構和橋梁中。鋁合金材料在橋梁的第一次應用是1933年美國匹茲堡Smithfield街橋使用鋁合金橋面板替代原有的橋面板。隨后世界各地建造了許多鋁合金橋梁。 目前國外對鋁合金橋梁和結構研究比較深入。美國和歐洲制定了鋁合金結構的相關規(guī)范，并研究了可應用于工程實踐的鋁合金橋梁的結構型式，例如美國的Alumadeck鋁合金主梁系統(tǒng)和瑞典的SA

2、PA FRONT主梁系統(tǒng)。中國雖然在鋁合金結構的研究方面已經取得了一些成果，但對鋁合金橋梁的研究幾乎處于空白狀態(tài)。 本文以鋁合金橋梁主梁為主要研究對象，主要進行了以下幾個方面的工作： 1.介紹了鋁合金物理、力學特性，并詳細介紹了包括Osgood模型在內的三種鋁合金材料本構關系模型；給出了鋁合金橋梁的定義和應用分類，詳細介紹了鋁合金橋梁的發(fā)展歷史；通過與鋼材的對比，指出了鋁合金橋梁獨特的優(yōu)勢。最后綜述了鋁合金構件、結構和橋

3、梁的研究現狀。 2.對鋁合金工字梁構件進行了在跨中荷載作用下彎扭線性和非線性屈曲的數值研究，與已有試驗研究結果進行了對比分析，證明了蘭伯格-奧斯古德模型模擬鋁合金材料本構關系的合理性和有限元分析的精確性。 3.介紹了已有的鋁合金橋梁主梁結構特點和應用范圍，在簡要介紹拓撲優(yōu)化理論的基礎上，根據《公路橋梁設計通用規(guī)范》(JTG D60-2004)設計了鋁合金主梁拓撲分析工況，通過拓撲優(yōu)化得到鋁合金主梁概念模型，并提出鋁合金主

4、梁合理斷面形式的設計思路。 4.根據第三章拓撲分析得到的鋁合金主梁的斷面形狀，并考慮到我國目前鋁合金擠壓型材生產能力，設計了兩種斷面形式的鋁合金主梁，并進行相應的靜力分析對比得到最優(yōu)的主梁結構型式。最后應用ANSYS商業(yè)軟件對鋁合金主梁斷面的細部尺寸進行了優(yōu)化分析。 5.以一座鋁合金人行橋為工程背景，計算了鋁合金人行橋的剛度、自振頻率和特征屈曲系數。將第四章設計的鋁合金主梁做為該鋁合金人行橋的橋面板，并計算相應的結構剛度