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矮塔斜拉桥合理设计状态及动力特性研究

作 者: 郭文龙
导 师: 黄安录
学 校: 长安大学
专 业: 桥梁与隧道工程
关键词: 矮塔斜拉桥 索力优化 动力特性 连结方式
分类号: U448.27
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 42次
引 用: 1次
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内容摘要


矮塔斜拉桥主梁刚度相对较大,受力状态介于斜拉桥与连续梁桥之间。目前常用的索力优化方法大多基于常规斜拉桥,并不完全适用于矮塔斜拉桥。本文在深入研究有关优化理论及桥梁动力性能的基础上,对矮塔斜拉桥的恒载内力优化方法及抗震性能进行了深入研究。在合理成桥恒载内力状态方面,采用整体上基于即有成桥内力状态的“二次调索法”,局部基于施工—成桥两阶段结构体系的影响系数法的综合优化方法。该方法成功地解决了以往在斜拉桥调索最后阶段,特别是成桥二次调索过程中仅能顾及主梁弯矩在弯矩可行域内,而主梁应力特别是中跨主梁应力超标的现象。在斜拉索施工初张力的确定方面,采用基于有限步倒拆的正装迭代法,并构造了相应的迭代方程。该方法实现了倒拆法、正装—倒拆法、正装迭代法以及无应力状态法的统一。与无应力状态法相比,在主梁合拢前无须为了保证主梁的无应力曲率连续而进行专门的索力调整;若采用无应力索长作为迭代变量,与简单的正装迭代法、倒拆法以及正装倒拆法相比,可节省大量的计算机时。同时由于该迭代方程中不显含倒拆的步骤,无须考虑收缩徐变等非线性因素的逆时效应问题,经实桥验证该方法具有较快的收敛效率和较高的计算精度。对塔梁固结、墩顶设支座,以及塔墩梁固结的连结方式的动力性能进行了详细对比分析,给出采用兼具二者优点的双薄壁墩、同时墩顶设盖梁、梁底设支座的塔墩梁连结方式的建议。该连结方式能够有效降低地震作用下主梁的内力响应,以及主墩弯矩和塑性区剪力,为今后大跨度矮塔斜拉桥的塔墩梁连结方式的设置提供参考。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-25
  1.1 引言  9
  1.2 矮塔斜拉桥的发展历程  9-17
  1.3 矮塔斜拉桥索力优化的研究现状及存在问题  17-23
    1.3.1 矮塔斜拉桥合理成桥状态索力优化方法的研究现状  17-20
    1.3.2 矮塔斜拉桥施工初拉力的确定方法  20-23
  1.4 本文主要研究内容  23-25
第二章 矮塔斜拉桥合理成桥状态确定的综合算法  25-50
  2.1 索力优化的数学原理  25-28
    2.1.1 最小二乘法  25
    2.1.2 数学规划法  25-27
    2.1.3 影响系数法  27-28
  2.2 主梁恒载成桥状态下的弯矩可行域及合理预加力  28-31
    2.2.1 主梁恒载弯矩可行域  28-29
    2.2.2 主梁合理预加力  29-31
  2.3 确定合理成桥状态的步骤  31-35
    2.3.1 合理成桥状态中"合理"评定的标准  31-32
    2.3.2 矮塔斜拉桥索力调整的具体步骤  32-35
  2.4 索力调整控制方程的求解方法及特点  35-39
    2.4.1 最小二乘法求解  36
    2.4.2 数学规划法求解  36-37
    2.4.3 基于张拉一成桥两阶段结构体系的影响系数法  37-38
    2.4.4 索力优化各方法的特点及其适用的优化阶段  38-39
  2.5 矮塔斜拉桥成桥索力优化方法的应用  39-49
    2.5.1 工程概况  39-40
    2.5.2 索力优化各步骤的计算结果与分析  40-41
    2.5.3 索力优化各步骤的计算结果与分析  41-49
  2.6 本章小结  49-50
第三章 斜拉索施工初张力确定的基于有限步倒拆的正装迭代法  50-70
  3.1 斜拉索施工初张力确定方法的研究现状及特点  50-52
  3.2 基于有限步倒拆的正装迭代法的基本原理  52-57
  3.3 斜拉索施工初张力张拉次数细化及施工工序的优化  57
  3.4 矮塔斜拉桥施工初张力确定方法的应用  57-68
    3.4.1 工程概况  57-58
    3.4.2 原设计计算模型及施工阶段的划分  58-61
    3.4.3 计算结果  61-68
  3.5 斜拉索施工初张力的细化  68
  3.6 本章小结  68-70
第四章 矮塔斜拉桥的动力特性研究  70-83
  4.1 概述  70
  4.2 计算模型及反应谱参数的输入  70-72
    4.2.1 基本模型  70-71
    4.2.2 反应谱的确定  71-72
  4.3 结构的自振特性  72-75
  4.4 地震反应谱分析  75-76
  4.5 反应谱分析计算结果  76-82
    4.5.1 纵桥向地震单独作用下的计算结果比较  78-79
    4.5.2 横桥向地震单独作用下的计算结果比较  79-80
    4.5.3 地震作用下结构控制节点位移比较  80-82
  4.6 本章小结  82-83
第五章 总结与展望  83-85
  5.1 总结  83
  5.2 展望  83-85
参考文献  85-88
致谢  88

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁:按结构分 > 斜拉桥
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