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斜拉-悬索协作体系桥设计与施工优化方法研究
| 论文题名： | 斜拉-悬索协作体系桥设计与施工优化方法研究 |
| 关键词： | 斜拉-悬索协作体系桥;设计参数;施工优化;合理成桥状态 |
| 摘要： | 随着社会经济的发展与建设跨江、跨海通道的交通需求日益迫切，斜拉-悬索协作体系桥作为在斜拉桥和悬索桥基础上发展而来的新型缆索承重结构在特大跨桥梁结构设计中被寄予厚望，但该类型桥梁建设案例不多，相关研究不够全面。本文以某座主跨1488m的斜拉-悬索协作体系桥设计方案为工程背景，采用大型有限元分析软件ANSYS，建立基于梁单元与索单元的全桥有限元模型，研究该桥型的力学特点、结构行为及施工方案。 本文首先总结了斜拉桥与悬索桥的合理成桥索力的优化方法，并在此基础上总结了适用于计算斜拉-悬索协作体系桥合理成桥状态的优化目标及分步优化方法。通过调整结构总体布置，讨论了过渡区斜拉索与吊杆荷载分配比例、过渡区交叉索对数量、主缆垂跨比等关键设计参数对结构力学行为的影响。研究结果表明，基于文中提出的分步优化法建立的成桥结构具有主梁弯矩分布均匀，桥塔受力以轴压为主，塔、梁位移较小的特点。在一定范围内，提高过渡区斜拉索承担荷载的比例有利于提高主梁竖向刚度和改善斜拉索尾索的疲劳效应，但端吊杆由于缺少恒载索力储备，可能会发生疲劳破坏。增加过渡区交叉索对，有利于改善斜拉索尾索和端吊杆的疲劳性能，斜拉体系与悬索体系交界部位的主梁刚度过渡愈加平顺，当交叉索对超过一定数量后，对结构受力及主梁刚度过渡的优化效应不明显。当主缆垂跨比减小时，斜拉索由于恒载索力储备增加，不易发生疲劳破坏，主缆最大索力和端吊杆索力幅随之增加，同时主梁竖向刚度随之降低，主梁刚度过渡基本平顺。 基于人工智能领域的Q-learning算法提出了斜拉段施工控制方法，使得斜拉索在施工过程中仅需张拉一次即可使得当前及后续阶段的施工结构处于较好的受力状态，避免了传统施工中需要多次张拉斜拉索的弊端。在合理成桥状态的基础上采用倒拆分析法建立了各施工工况的计算模型，提出了在过渡区与悬吊段交界位置合龙的施工方案，研究了可采用的合龙措施。计算结果表明，采用温差（降温）合龙的方式可以为合龙段留出充足的安装宽度余量，采用在悬吊梁段上布置压重的方案可使得合龙口线形满足施工要求，并且在该压重方案下所有吊杆的受力均在安全范围内。 |
| 作者： | 孙浩 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 檀永刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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