本项目针对钢桥塔中的两类典型开孔板件（即人员检修通行用的开长圆孔板和拉索锚固区的开连续椭圆孔板）的力学性能及其孔洞补强方法开展研究，主要研究内容和结论包括以下方面： (1) 对127块开孔板件（包括未补强板和补强板）进行了面内受压试验。试验采用自行设计的加载装置，以同时满足板件四边面外简支约束条件和板件面内单轴均匀压缩加载条件。结果发现：长圆孔最大应力集中出现在圆弧与直线段相交处，连续椭圆孔最大应力集中出现在椭圆短轴端点；弹塑性受压极限强度均随开孔率增大而显著降低，且当板件宽厚比较小时（即厚板）的降低幅度更为明显；孔边围板、贴板、加劲补强方法都有助于降低孔边应力集中系数和提高弹塑性受压极限强度，其对受压强度的提高效果受板件宽厚比和开孔率的影响较大。 (2) 分别采用柯西积分方法和最小二乘边界配点法对开长圆孔和开任意多个椭圆孔无限大平面的孔边应力集中系数进行了解析推导，算例分析结果与有限元解吻合良好；进一步对有限大板进行数值分析，并引入板宽修正系数，拟合得到了两类有限大开孔板的SCF计算公式。采用塑性铰线法对两类开孔板件的弹塑性极限强度进行了解析推导，确定了开长圆孔板和开椭圆孔板的合理塑性铰线位置，并针对长宽比较大的板件提出了等效长宽比概念及其取值公式。 (3) 采用ANSYS软件建立开孔板试件的有限元模型并开展数值模拟，有限元结果与试验数据吻合良好。在此基础上对两类未补强开孔板开展了一系列的参数化分析，并引入极限强度提高系数来表征和量化补强效果。结果表明：当板件长宽比大于2时，应力集中系数和受压极限强度受长宽比影响很小，但随着开孔率增大而呈线性增大（应力集中系数）或降低（受压极限强度）；当宽厚比小于40时，受压极限强度不因宽厚比不同而改变；各种补强方式下的极限强度提高系数与板件长宽比无关，而是主要受板件开孔率和补强肋厚度的影响。在补强肋高厚比固定的情况下，随着补强肋厚度不断增大，极限强度提高系数呈线性增长，随后则不再变化。最终通过数值拟合，提出了补强开孔板极限强度提高系数的计算公式，可用于实际工程中的开孔板补强设计。 项目研究成果为制定、完善相关的规范条文提供了科学依据，并可用于指导工程设计与施工，对于确保结构安全、提高工程质量具有重要的理论意义和工程实用价值。 2100433B

钢板开孔将对其力学性能产生不可忽略的影响，必要时需要采取孔洞补强措施以满足使用和安全要求。钢桥塔板件开孔有其自身特点，目前对于钢桥塔典型开孔板件的力学性能以及常用补强方法的补强效果尚不明确，国内规范条文也无相应规定。本项目以开长圆孔钢板和开连续椭圆孔钢板这两类典型的钢桥塔开孔板为对象，采用试验研究和数值模拟相结合的方法，围绕应力集中、弹性屈曲以及弹塑性屈曲等关键力学性能开展研究，得到开孔参数和补强参数对不同类型开孔板的定量影响规律，明确各种常用孔洞补强方法的补强效果及其最优适用范围；进一步以解析推导为基础，数值拟合为辅助，试验数据为验证，导出两类开孔板件在补强前后的关键力学性能指标的计算公式。研究成果可为制定、完善相关的规范条文提供科学依据，并用于指导工程设计与施工，对于确保结构安全、提高工程质量具有重要的理论意义和工程实用价值，有利于促进我国钢桥塔技术的进一步发展。

开孔器的配件主要有：支持柄、弹簧、钻头等，支持柄属于通用部件，不同孔径的开孔器配有2种规格的支持柄，孔径14～32mm之间的是一个规格，大于孔径大于32mm的是一个规格 。

申请人课题组曾对暗基床上开孔沉箱结构进行过系统的研究，主要研究成果----“开孔消浪沉箱波浪力的计算方法与应用” 获2007年国家科技进步二等奖，成果已纳入《防波堤设计与施工规范（JTS154-1-2011）》之中。鉴于开孔沉箱广泛的工程应用前景，而明基床是实际工程中更为常用的沉箱基础型式，因此，开展明基床上开孔沉箱波浪力的研究，不仅是学科发展的深入，更具有重要的工程应用意义。本项目是申请者前期研究工作的拓展延续，立意探讨可渗明基床对开孔沉箱波况和波浪力的影响规律，研究范畴涵盖波浪和开孔沉箱、波浪和可渗基床的相互作用，着力研究“可渗明基床 开孔沉箱”这一复杂复合结构的消浪机理。本项目的执行过程中，实现了理论分析、物模试验、数值模拟的方法整合，综合考虑相对基床高度、消浪室相对宽度、相对水深、波陡和开孔率等诸多主要影响因素，给出了明基床上开孔沉箱波浪反射系数、波浪力和稳定性研究的系统成果。研究内容分作物模试验和数值模拟两部分，物模试验部分：为深入探讨基床高度对波浪反射系数、开孔沉箱波浪力的影响规律，在全部完成《申请书》中拟定的0.10m、0.15m两种基床高度物模试验内容的基础上，增加并完成了0.20m基床高度的相应试验内容，进而采用多元回归和支持向量回归机（SVR）两种试验数据分析方法，给出了明基床上开孔沉箱波浪反射系数、波浪力和稳定性分析的计算关系式；数值模拟部分：寻两种途径建立波浪与开孔沉箱作用的数学模型，目前已完成暗基床规则波和不规则波作用下开孔沉箱反射率的数模计算和明基床规则波作用下开孔沉箱反射率、波浪力的数值模拟，且数模成果和物模成果吻合良好。 本课题的研究成果既丰富了开孔沉箱结构的研究范畴，又具有较为突出的实际工程应用意义。由于课题研究给出了明基床上开孔沉箱波浪反射系数、波浪力和稳定性分析的系统成果，便于工程设计应用，也为现行《防波堤设计与施工规范》的后续修订，提供了可靠的技术储备。 2100433B

开孔沉箱作为一种新的海工结构型式，已在工程中得到大量应用。该结构可显著降低结构物的波浪反射和波浪力，在保证结构安全可靠的前提下产生良好经济效益。申请人及主要合作者曾对暗基床上开孔沉箱进行了系统的研究，主要研究成果开孔沉箱结构波浪力计算方法的研究及应用获2007年国家科技进步二等奖。鉴于明基床是实际工程中更为常用（特别是对深水堤）的沉箱基础型式，而目前明基床上开孔沉箱的研究成果尚鲜见报道，作为申请者前期研究的深入和拓展，籍助物模试验和数值模拟等研究手段，探讨明基床条件下各种因素对波态和波浪力的影响规律。包括：(1)建立计算波浪与明基床上开孔沉箱相互作用的耦合数值模式，提出具有较大应用范围的计算明基床上开孔沉箱波况和波浪力的数值方法。（2）以数模为基础,并结合物模试验，分析提出可供实际工程应用的简便计算公式；研究成果（物模试验和数模计算）将对开孔沉箱结构的基础理论研究和工程应用具有重要意义