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原文传递常用跨径桥梁上部结构优化设计

论文题名：	常用跨径桥梁上部结构优化设计
关键词：	上部结构;优化设计;刚性横梁法;铰接梁(板)法
摘要：	以往的优化设计都是在满足单梁承载力要求的约束条件下,以造价最低、用料最省为目标进行结构优化,结果桥梁截面尺寸偏小,不能满足交通量的增长,造成今天的诸多隐患.在现今社会的经济条件下,桥梁设计应该在满足现行《桥规》设计荷载标准的前提下,适当提高桥梁的承载能力,增强其使用性能,而不是一味地强调造价最低,这就是桥梁结构优化的内涵.桥梁上部结构的损坏造成了其使用寿命的缩短,本文针对这一问题,作了详细的调研,并在此基础上对上部结构产生病害的原因进行了分析.桥梁局部损坏较严重,主要原因是主梁截面尺寸过小、肋板过于薄弱,造成单梁抗扭刚度不足;保护层厚度不够导致钢筋外露引起锈蚀,降低了桥梁的耐久性;各主梁采用横隔梁连接成整体,横隔梁的刚度越大,桥梁的整体性越好,但调查结果显示,实际情况中并不能达到理想的整体刚度.找到更能发挥钢筋混凝土结构的长处、弥补其不足的方法已经迫在眉睫.所有资料表明,设计者普遍重视的是桥梁的抗弯和抗剪承载力,这些方面的理论研究已经比较成熟,但在桥梁的抗扭承载力方面则很少有人问津.由桥梁现状调查结果显示,在上述这种理论指导下设计的桥梁的诸多病害已经显露出来,因此在注重抗弯抗剪的同时,也应注重桥梁的抗扭性能.现有常用跨径桥梁的截面形式多为以下几种:T形梁、I形梁、板式截面和箱形截面等,板式截面和箱形截面与T形梁和I形梁这些开口截面相比其抗扭能力更强;但板式截面的自重要比T形梁的自重大得多.综合二者之优缺点,本课题选取T梁截面形式,用增大其细部尺寸的方法,以提高抗扭承载力为目标,满足弯剪等承载力要求为约束条件进行主梁截面的优化.在用横向分布理论计算单梁扭矩过程中,针对现有常用跨径桥梁的截面形式和横向连接状况,选取了两种计算理论:刚性横梁法和铰接梁(板)法,利用结构优化设计原理,建立主梁承载力的数学模型,选择合适的优化计算方法,得出在满足弯剪扭承载力要求时主梁的细部尺寸.肋宽增大后可以从截面形式上作适当的改变,改单肋为双肋,这样既达到美观的效果又增强了梁在运输施工过程中的稳定性.最后以常用跨径中的20m跨径钢筋混凝土简支梁桥为例对优化后的结果进行了承载力验算,根据计算结果与实际状态相比较认为计算桥梁抗扭时,采用刚性横梁法是不安全的,因此建议采用铰接梁(板)法.
作者：	杨欣然
专业：	结构工程
导师：	周建宾
授予学位：	硕士
授予学位单位：	河北工业大学
学位年度：	2004
正文语种：	中文