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工字钢—混凝土组合梁桥截面设计参数优化研究
| 论文题名： | 工字钢—混凝土组合梁桥截面设计参数优化研究 |
| 关键词： | 工字钢;混凝土;组合梁桥;截面参数;优化模型 |
| 摘要： | 钢-混凝土组合结构作为一种新型桥梁结构形式，具有使材料各尽其用、节省材料，同时兼有施工方便、刚度大、抗震性能好等优点，在桥梁结构领域具有广阔应用前景。本文以工字钢-混凝土简支组合梁桥为研究对象，通过回顾国内外工字钢-混凝土组合梁的研究成果，确定对前人较少涉足的工字钢-混凝土组合梁桥截面设计参数进行优化研究，为公路桥梁设计提供参考。 本文在组合梁结构理论的基础上，结合结构优化设计的思想，建立了组合梁桥截面设计参数优化计算模型，并推导了设计变量在界限范围内，满足抗弯、抗剪、抗扭及局部稳定性等性状约束条件的约束方程，最后利用MATLAB软件进行设计参数优化计算。通过对截面设计参数优化计算结果的对比分析和归纳总结，给出了工字钢-混凝土组合梁桥初步设计时，对应于不同参数截面设计变量的粗略优化取值范围。以工字钢截面参数为设计变量，分析了随弯矩、混凝土翼板厚度、两纵梁间距等参数变化，优化设计变量的变化规律和敏感度。利用弯曲正应力和剪应力形成的设计变量约束方程组，当剪力作为常量进行不同取值时，对弯矩、剪力相互作用约束控制转换规律进行了分析。研究表明：随弯矩、混凝土翼板厚度、两纵梁间距和组合梁跨径的递增变化，优化设计变量以增大工字钢腹板高度→增大工字钢翼缘厚度→增大工字钢翼缘宽度→增大工字钢腹板厚度的趋势变化，且工字钢腹板高度是满足以上约束方程的最敏感参数；不同参数变化，剪应力约束方程发挥作用所对应的剪力值不同，当取某一组固定参数时，剪应力约束发挥作用对应的剪力为确定值，当剪力小于该确定值时，约束方程以弯矩为主要控制条件，当剪力超过该确定值时，以弯矩为主要控制条件过渡为弯矩和剪力共同作用的约束控制条件，且工字钢腹板的厚度是满足抗剪要求最敏感的参数。 |
| 作者： | 张静 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 郝宪武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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