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基于结构性能的钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化研究
| 论文题名： | 基于结构性能的钢管混凝土系杆拱桥吊杆索力优化研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土;系杆拱桥;成桥索力优化;结构性能;有限元分析 |
| 摘要： | 钢管混凝土系杆拱桥因跨度大、结构轻盈和造型美观等优点广泛应用于桥梁工程建设，但其设计与施工技术复杂，潜在问题较多，亟待工程人员解决。钢管混凝土系杆拱桥是外部静定、内部超静定的自平衡体系结构，吊杆是系杆拱桥达到自平衡体系的关键。因此，吊杆索力的合理性将直接决定系杆拱桥成桥后内力分布状态与安全运营，乃至桥梁使用寿命。在系杆拱桥设计过程中，亟待寻找一组合理的吊杆索力使得在恒载作用下结构的受力状态达到最优。 本文通过工程实例，在对钢管混凝土系杆拱桥有限元分析的基础上，基于不同目标优化了钢管混凝土系杆拱成桥吊杆索力，并与设计值、实测值进行比较，确定该优化过程的合理性及优化方法的可行性。主要研究内容如下： （1）研究钢管混凝土系杆拱桥的结构特征，明确钢管混凝土系杆拱桥合理成桥索力优化的必要性，设定钢管混凝土系杆拱桥索力优化计算控制的条件，建立优化目标函数，设定合理的目标控制阀值，研究求解成桥索力的影响矩阵，提出基于结构性能的钢管混凝土系杆拱桥成桥索力优化的研究思路。 （2）通过调整优化控制目标的阀值，结合工程实例分别以拱肋变形、主梁变形和主梁内力为控制目标，通过有限元分析求得基于单目标下的钢管混凝土系杆拱合理成桥索力，并与设计值和实测值进行比较，确定单目标控制下的成桥索力优化的可行性。 （3）通过设定优化控制目标的阀值，结合工程实例分别以拱肋变形和主梁变形、拱肋变形和主梁内力、主梁变形和主梁内力为控制目标，在有限元分析的基础上得到基于双目标下的钢管混凝土系杆拱合理成桥索力，并与设计值和实测值进行比较，确定了双目标控制下的成桥索力优化的合理性。 （4）通过比较不同目标下的成桥索力，确定控制成桥索力的关键目标阀值，为指导钢管混凝土系杆拱桥的合理成桥索力优化提供理论依据和关键控制参数。 |
| 作者： | 韩有龙 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张岗 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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