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原文传递铁路矮塔斜拉桥塔跨比及无索区长度的优化研究

论文题名：	铁路矮塔斜拉桥塔跨比及无索区长度的优化研究
关键词：	矮塔斜拉桥;塔跨比;无索区;弯矩能量法;地震反应
摘要：	近十几年，矮塔斜拉桥作为一种新型的桥梁，它是在连续梁桥及常规斜拉桥的基础上逐步建立起来，兼有上述两种桥梁结构的一些受力特点，既有连续梁桥的“刚”，也有常规斜拉桥的“柔”。结构受力性能及经济方面具有良好的优势，尤其是跨径在200～300m之间具有非常大的竞争力。矮塔斜拉桥目前多用于公路桥，对其设计参数、受力特性、抗震等研究较为成熟;而该类桥在铁路桥上正处于逐步推广当中，两者因设计要求的不同，其设计参数和受力等必有差异;故本文想借此展开分析。　　本文主要通过收集、分析及总结相关的一些国内外资料，以新疆喀腊塑克特大桥为工程背景，对该铁路矮塔斜拉桥相关参数及其地震反应进行分析研究。主要相关工作及结果如下: 　　(1)在不改变其他参数，仅改变桥塔无索区高度的前提下，共建立8种桥塔高度模型，运用弯曲能量法对所有塔高模型进行成桥索力优化;选取其中变化较大的塔梁固结处主梁弯矩、塔底弯矩、塔梁固结处主梁应力、塔底应力及平均索量五种变量作为目标函数;以塔跨比为自变量，上述五种目标函数为因变量各自进行曲线拟合，再将所有目标函数量化后进行综合分析，得到在此综合条件下塔高变化后的全桥受力特点及最优塔高。分析结果表明，在上述条件下，其最优塔跨比在0.138左右较为合理。　　(2)在不改变其他参数，仅改变拉索数量，同时控制拉索刚度不变的条件下，建立6种塔根无索区长度有限元模型，进行索力优化。选取塔根无索区长度中影响较大的塔梁固结处主梁最大负弯矩、中跨跨中弯矩、边跨跨中弯矩、中跨1/4处挠度、中跨1/4处应力及平均索量六种变量作为目标函数;以塔根无索区长度与主跨径之比为自变量，上述六种目标函数为因变量各自进行曲线拟合;再将所有目标函数量化后进行综合分析，得到此综合条件下的最优塔根无索区长度。结果表明，在上述条件下，最优塔根无索区长度与中跨跨径之比在0.12-0.16之间受力较为平稳。　　(3)在不改变其他参数，仅改变拉索数量，同时控制拉索刚度不变的条件下，建立6种边中跨无索区长度的有限元模型，进行索力优化，选取边中跨无索区长度中影响较大的塔梁固结处主梁最大负弯矩、中跨跨中弯矩、边跨跨中弯矩、中跨跨中挠度绝对值、中跨1/4处应力及平均索量六种变量作为目标函数;以中跨无索区长度与主跨径之比为自变量，上述六种目标函数为因变量各自进行曲线拟合;再将此所有目标函数量化后进行综合分析，得到此条件下的最优边中跨无索区长度。结果表明，在上述条件下，最优中跨无索区长度与中跨跨径之比在0.17-0.22之间受力较为平稳。　　(4)为分析在地震作用下，塔高改变后全桥的受力性能，将上述研究中得到的最优塔高与原设计塔高同时进行反应谱及时程地震分析，比较该两种塔高下全桥的动力特性及地震反应的差异，分析优化后塔高的抗震性能。
作者：	曹发源
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	虞庐松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文