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波形钢腹板部分斜拉曲线桥力学性能研究
| 论文题名： | 波形钢腹板部分斜拉曲线桥力学性能研究 |
| 关键词： | 波形钢腹板;斜拉曲线桥;弯扭耦合;索力优化;影响矩阵 |
| 摘要： | 随着桥梁建设不断发展，波形钢腹板部分斜拉桥由于其广泛的适用性和较好的美观性而得到越来越多的应用。有时受限于地形条件，修建曲线桥梁的方案并不少见。曲线桥梁在空间上呈现弯扭耦合的受力特点，其空间效应显著，而目前关于波形钢腹板部分斜拉曲线桥力学性能的研究还相对较少。本文结合已有研究成果，依托天津某波形钢腹板部分斜拉曲线桥，基于数值模拟的方法，对波形钢腹板部分斜拉曲线桥的若干力学性能进行了研究。主要研究工作如下： （1）建立了全桥空间有限元模型，对结构的静力性能和动力特性进行了分析。结果表明：横隔板的合理布置能够有效限制截面翘曲变形；在支座布置形式上，部分斜拉曲线桥的中支座可适当向曲线内侧偏置以均衡曲线内外侧的恒载支座反力，而索塔锚固点的位置可适当往曲线外侧偏移，其在一定程度上有利于改善主塔和支座的受力。 （2）结合部分斜拉曲线桥的受力特点，以结构应变能最小为优化目标，基于影响矩阵原理，编制了索力优化程序，采用遗传算法对合理成桥索力进行了寻优计算。结果表明：基于影响矩阵原理的有约束索力优化法对于波形钢腹板部分斜拉曲线桥成桥索力优化具有较好的适用性。将遗传算法应用于波形钢腹板部分斜拉曲线桥成桥索力优化具有较好的优化效率和全局收敛性。 （3）根据原桥的结构参数，建立了不同曲率半径的波形钢腹板部分斜拉桥有限元模型，研究了曲率变化对波形钢腹板部分斜拉桥力学性能的影响。结果表明：曲率变化是引起部分斜拉曲线桥力学性能变化的重要因素。对于结构静力性能而言，随着曲率半径的减小，结构变形呈增大趋势，截面正对称应力占比呈减小趋势，截面反对称应力占比呈增大趋势；截面剪力滞分布规律基本不受曲率的影响。对于结构动力性能而言，曲率变化主要影响与主梁相关的模态。 （4）建立了全桥施工阶段有限元模型，针对施工阶段索力和预应力变化对结构受力的影响进行了研究。结果表明：施工阶段索力和预应力变化对结构效应的影响是线性的，索力在某种程度上可以被认为是一种特殊的体外预应力。相较于调整预应力，调整索力对于控制主梁截面应力更为有效。 |
| 作者： | 兰林 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 万水;蒋正国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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