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刚性悬索加劲连续钢桁梁桥静动力性能分析与参数优化
| 论文题名： | 刚性悬索加劲连续钢桁梁桥静动力性能分析与参数优化 |
| 关键词： | 连续钢桁梁桥;静力分析;动力分析;纵向位移 |
| 摘要： | 在现代化公路桥梁的建设项目中，针对连续钢桁梁桥随着主跨增大，跨中下挠增大的问题，设计了刚性悬索加劲钢桁梁桥这一新型桥梁，增强连续钢桁梁桥跨越能力的同时增大结构自身的刚度，在整体上兼具自锚式悬索桥与变截面钢桁梁桥的受力特点。本文以重庆曾家岩嘉陵江大桥这一典型刚性悬索加劲钢桁梁桥为背景工程，对结构静动力性能以及参数优化进行分析，主要研究内容及结论如下： （1）通过静力分析得到全桥内力分布特点，对受力最不利的特殊整体节点建立局部模型进行受力分析，获取不利荷载作用下其应力水平及分布规律，结果表明特殊节点整体应力水平不高，但加劲弦与上弦杆交界处以及整体节点板的应力比较集中，为重点关注的区域，可考虑增加板厚进行局部补强；对比分析恒载和活载作用下，节点完全刚接、完全铰接以及整体节点区内采用刚臂连接三种节点模拟刚度对结构主跨跨中下挠、主桁杆件轴力以及加劲弦上弦结合处杆件应力的影响，并通过现场实测数据验证不同节点刚度模拟方式的准确性。结果表明节点刚度对结构整体位移和内力的影响不可忽略，刚臂模型和刚接模型的计算结果较接近，但刚臂连接更真实地考虑了整体节点刚性区域的影响，显著提高模型计算结果的精度。 （2）分析结构自振特性并进行现场试验，结果表明结构纵向抗弯刚度相比竖向和横向抗弯刚度较小，节点完全刚接和节点刚臂连接的模型计算值和实测值吻合较好，表明这两种节点模拟方式都合理，但刚臂连接更接近实测值。采用反应谱分析法计算了结构的地震响应，地震作用下结构的纵向位移最大，应加强纵向抗弯刚度，并且抗震分析时不可忽视竖向地震作用。抗震设计时要特别注意支点附近局部杆件的失稳问题，并对加劲弦上弦结合处进行加固，防止破坏。 （3）选取刚性悬索加劲钢桁梁桥的加劲范围、立柱高跨比、悬索加劲弦截面尺寸以及主桁桁高四种设计参数作为研究对象，分析其变化对结构变形及应力的影响规律，并给出合理的取值范围。结果表明不同设计参数的改变对结构的受力性能影响程度及规律均不相同，建议加劲范围取123.6m最合理，立柱高跨比取0.089～0.119，加劲弦截面高宽比取1.5～2.5，主桁桁高取11.5m～13.5m。 （4）基于响应面法对结构进行参数优化，以立柱高跨比、加劲弦截面尺寸和主桁桁高为优化对象，以主跨跨中挠度、主梁最大应力及结构用钢量为优化目标。结果表明立柱高跨比为0.119，加劲弦截面高宽比为1.50，主桁桁高为12.6m时，主跨跨中挠度降低了10.47%，主梁最大应力降低了7.15%，用钢量降低了1.34%。 |
| 作者： | 阮姣 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 范亮;张雪松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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