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三索面钢箱系杆拱桥吊杆索力优化方法研究
| 论文题名： | 三索面钢箱系杆拱桥吊杆索力优化方法研究 |
| 关键词： | 三索面钢箱系杆拱桥;成桥状态;吊杆索力;优化设计 |
| 摘要： | 系杆拱桥作为一种多次超静定的三元结构，其拱肋和主梁的受力状态会随着吊杆索力的改变而发生较大变化。系杆拱桥索力优化是指在桥梁结构已经确定的情况下，可以通过改变吊杆索力使系杆拱桥达到合理状态。目前既有的索力优化方法大多是针对斜拉桥所提出的，由于不同的优化方法各有优缺点且适用的桥梁不尽相同，因此探究不同索力优化方法在系杆拱桥中应用的合理性是至关重要的工作。本文结合贵州省某三索面钢箱系杆拱桥做了以下探究： 1、采用刚性支承连续梁法、刚性吊杆法、零位移法以及最小弯曲能量法对系杆拱桥进行成桥状态索力优化，进而得出优化目标下的桥梁受力状态，分析各优化方法下系杆拱桥吊杆、拱肋以及主梁受力情况，对比得出各优化方法在系杆拱桥中的适用性。刚性支承连续梁法和零位移法以主梁线型与受力为优化目标，对于拱肋与主梁之间连接刚度较大的桥梁，在靠近拱脚位置，吊杆索力、拱肋与主梁弯矩较大。刚性吊杆法以拱肋与主梁之间的相对位移为优化目标，成桥后主梁线型欠佳。最小弯曲能量法以拱肋与主梁的弯曲能量为优化目标，所得成桥索力合理，在保证桥梁结构弯矩较小的同时，主梁线型也较好； 2、归纳总结了施工过程索力优化的方法，以最小弯曲能量法所得结果作为合理成桥索力，采取正装迭代的方法对桥梁以两种不同张拉顺序进行施工过程索力优化，得到施工过程索力，在两种张拉顺序下，对桥梁在施工过程中吊杆、拱肋以及主梁的内力进行分析。对于满堂支架的施工方式，吊杆从两端向中间张拉所得施工过程索力相较于从中间向两端张拉更为合理，拱肋与主梁在施工过程中的受力状态也更优； 3、三索面系杆拱桥在结构受力上有区别于双索面系杆拱桥，其横向受力类似于弹性支承连续梁。截取三索面钢箱系杆拱桥跨中一段，建立“横向模型”进行有限元软件模拟，分析桥梁横向受力情况，对吊杆刚度进行改变，以模拟不同的弹性支承刚度，吊杆刚度在105、1、10-5倍时，得到主梁边中吊杆索力比值。将最小弯曲能量法所得成桥索力在同一横向的合力以0.78、0.86、1.00的分配比重新分配，分析不同边中吊杆索力比值与系杆拱桥结构内力之间的关系，发现改变其吊杆横向索力分配比不影响主梁与拱肋弯矩纵向的大致分布，但在边拱肋和中拱肋弯矩之间以及主梁横向弯矩分配上有所改变。 本文研究内容具有一定的实际意义，希望可为同类桥梁的设计与施工提供参考价值。 |
| 作者： | 张宗山 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 谢涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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