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空间曲线连续梁异型拱组合桥吊杆索力确定及优化
| 论文题名： | 空间曲线连续梁异型拱组合桥吊杆索力确定及优化 |
| 关键词： | 连续梁异型拱组合桥;空间结构;吊杆索力;弯扭耦合效应 |
| 摘要： | 在梁拱组合桥中，吊杆作为主梁与拱肋之间的“纽带”，能够使梁、拱共同受力联系成为一个整体，调节吊杆索力可以改变桥梁结构的受力。吊杆索力是否合理将影响桥梁在运营过程中的安全性，对于空间曲线连续梁异型拱组合桥，其具有弯扭耦合及空间受力的特性，因此对于吊杆索力方面的研究是很有必要的。本文以空间曲线连续梁异型拱组合桥为背景，对成桥阶段吊杆索力确定及优化、施工阶段吊杆索力确定、温度及弯扭耦合效应对吊杆索力的影响进行了研究，主要工作及结论如下： （1）借助Midas/Civil有限元软件，分别采用零位移法、最小弯曲能量法和刚性支承连续梁法求出了该方法下成桥状态的吊杆索力。结果表明：最小弯曲能量法求得的吊杆索力最为理想。在最小弯曲能量法求得吊杆索力的基础上，运用未知荷载系数法和基于Matlab的二次规划法对成桥吊杆索力进行优化，分析表明：基于Matlab的二次规划法优化后的吊杆索力更加合理。 （2）将优化后的成桥吊杆索力作为目标值，分别采用正装迭代法和影响矩阵法求出每个施工阶段需要对吊杆张拉的力。对比分析不同方法下，吊杆索力张拉完成后全桥的吊杆索力与目标吊杆索力的误差。分析表明：正装迭代法和影响矩阵法都能求解出施工阶段的吊杆索力，但影响矩阵法使用起来更加方便准确。 （3）钢结构桥梁对温度比较敏感，温度变化对结构的影响不可忽略。为分析温度变化对空间曲线连续梁异型拱组合桥吊杆索力的影响，在Midas/Civil有限元模型中分别对整体升温、整体降温和温度梯度几个方面进行了研究。吊杆对温度的敏感性主要表现为：内河跨的圆曲线部分大于外河跨的缓和曲线及直线部分，温度梯度对A区第一根吊杆索力和B区第三根吊杆索力的影响最为突出。 （4）曲线桥梁的弯扭耦合效应对结构受力的影响不可忽略，采用ANSYS有限元软件建立了空间曲线连续梁异型拱组合桥的有限元模型，通过对钢主梁受力分析后可知，主梁结构的弯扭耦合效应主要是发生在内河跨的空间圆曲线上。通过分析内、外车道偏载作用下弯扭耦合效应对结构的影响可知，主梁的弯扭耦合效应对结构挠度的影响较小，而对吊杆索力的影响较大。弯扭耦合效应下，内河跨圆曲线部分的吊杆索力变化比较明显，其中右端靠近中支点的几根吊杆索力增值最为突出，因此在偏载作用下需要特别关注这部分的吊杆索力。 本文所做研究对成桥阶段和施工阶段吊杆索力的确定具有借鉴意义，对同类桥梁工程也具有一定参考价值。 |
| 作者： | 刘亚亚 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 林丽霞;廖伟华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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