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不同跨径斜拉桥适用主梁类型的技术经济特性研究
| 论文题名： | 不同跨径斜拉桥适用主梁类型的技术经济特性研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;轻型组合梁;超高性能混凝土;力学性能;技术经济性能 |
| 摘要： | 为解决斜拉桥传统主梁类型——混凝土梁、传统钢-混组合梁以及钢主梁在使用上的难题，湖南大学邵旭东教授提出了在钢主梁正交异性桥面板上铺设薄层UHPC(Ultra-high performance concrete)的轻型组合梁 I以及用 UHPC华夫桥面板替换传统钢-混组合梁中混凝土桥面板的轻型组合梁 II这两种新型组合结构。本文将这两种轻型组合梁应用于斜拉桥，分析其力学上的可行性，并与具有传统主梁类型的斜拉桥进行技术经济性能分析，主要完成了以下工作： (1)根据斜拉桥各构件的受力模式，推导轻型组合梁斜拉桥材料用量的计算公式，依照材料单价，比较钢主梁斜拉桥与轻型组合梁 I、II斜拉桥的技术经济性能。计算表明：当跨径小于1100m时，轻型组合梁 II斜拉桥比钢主梁斜拉桥和轻型组合梁I斜拉桥具有经济优势；跨径在1100m~1500m范围内时，轻型组合梁I斜拉桥的初始建设造价最低，考虑桥面铺装的更换后，跨径超过1100m时，轻型组合梁I斜拉桥的全寿命经济性能始终最优，即对于跨径超过1100m的斜拉桥，轻型组合梁I可以替代钢主梁。 (2)为验证两种轻型组合梁在超大跨径斜拉桥中应用的可行性，拟定了三种不同主梁类型的主跨1100m的斜拉桥方案，并分别建立有限元模型进行整体受力分析和经济性能比较，结果表明：钢梁斜拉桥与两种轻型组合梁斜拉桥的强度、刚度及弹性稳定性能均满足规范要求，三种主梁钢结构部分的应力在同一水平，轻型组合梁斜拉桥的抗风性能与钢梁斜拉桥相近；三种主梁方案斜拉桥的初始建设造价十分接近，轻型组合梁I斜拉桥初始造价比钢梁斜拉桥降低了1％，轻型组合梁 II斜拉桥初始造价比钢梁斜拉桥仅高4%，可以初步确定轻型组合梁 II斜拉桥经济跨径的上限约为1100m。 (3)为确定轻型组合梁 II斜拉桥经济跨径的下限，初步设计了一座500m主跨的轻型组合梁II斜拉桥，通过建立有限元模型分析了力学性能，并与混凝土梁斜拉桥和传统组合梁斜拉桥进行技术经济性能比较，分析表明：轻型组合梁II斜拉桥的强度和刚度均满足要求，而且其主梁较为轻质，梁中轴力较小，受压稳定性好。轻型组合梁 II每延米主梁自重比混凝土主梁减轻了约70%，比传统组合梁减轻了30%左右，这大幅降低了拉索、索塔和基础的材料用量，经比较，轻型组合梁II斜拉桥经济跨径的下限在400m~500m之间。 |
| 作者： | 姚又琳 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邵旭东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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