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原文传递曲线梁斜拉桥索力优化研究

论文题名：	曲线梁斜拉桥索力优化研究
关键词：	曲线梁斜拉桥;索力优化;弯曲能量最小法;无应力状态法;正装迭代法
摘要：	随着桥梁结构分析理论不断完善以及高强度材料的创新发展，斜拉桥的运用越来越广泛，跨度也日益增大。其中，为了更好适应路线线形，满足城市景观要求等特点，主梁为曲线形式的斜拉桥应运而生，称为曲线梁斜拉桥。本文以兰州市西固区柴家峡黄河大桥为实际工程背景，在现有研究的基础上，围绕曲线梁斜拉桥成桥索力优化及施工索力的确定展开了研究，主要内容如下：　　（1）采用桥梁专业有限元软件MIDAS/CIVIL建立了曲线梁斜拉桥的空间有限元数值模型，运用零位移法、弯曲能量最小法以及刚性支撑连续梁法三种索力优化方法对成桥索力展开了优化工作，并综合对比分析了8种结构响应值。结果表明：弯曲能量最小法相对其他两种方法要更加适用于曲线梁斜拉桥成桥索力的优化工作。但对于曲线梁斜拉桥这种复杂桥型而言，单一的索力优化方法很难使得结构均处于最优状态，仍然需要结合其他优化方法来改善桥梁结构的受力以及线形状态。　　（2）根据主梁和主塔内力以及线形的索力影响信息（影响矩阵原理），对弯曲能量最小法所得成桥索力展开进一步优化工作。结果表明：优化后曲线梁斜拉桥拉索索力分布更加均匀，主梁与桥塔的受力状态以及线形更加合理。其中，主梁所受最大正弯矩及挠度较索力优化之前分别减小了17%和37%，南北两主塔塔根处弯矩也分别减小了84%和60%；塔顶偏移量的优化率达到了31%和61%。证明了根据索力影响信息对曲线梁斜拉桥成桥状态的改善是可行的并且也是高效率的。　　（3）运用无应力状态法和正装迭代法两种优化方法计算出了采用顶推法施工的曲线梁斜拉桥的施工阶段索力以及施工成桥索力。结果表明：两种方法均适用于该类桥型施工阶段索力确定的优化工作，并且两种优化方法的计算量相对较小，同时也可减小后期调索的工作量，这对今后该类桥型的设计与施工均具有一定的借鉴意义。　　（4）对比分析了两种方法计算的成桥状态与目标状态的吻合度。结果表明：在施工成桥索力与目标成桥索力差值方面，无应力状态法误差值范围为-1.8%~3.9%；正装迭代法为-1.5%~4.0%；在主梁弯矩最大值及线形方面，无应力状态法效果相对较好，仅与目标值相差0.26%和3.45%；而就主塔弯矩及线形而言，正装迭代法优于无应力状态法，与目标值相比，最大弯矩减小了9.55%，南北主塔偏移量分别减小了22.22%和5.66%。
作者：	白浩
专业：	建筑与土木工程
导师：	冯志勇;陈云峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022