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原文传递高速铁路中承式梁拱组合桥受力性能及徐变随机灵敏度分析

论文题名：	高速铁路中承式梁拱组合桥受力性能及徐变随机灵敏度分析
关键词：	中承式梁拱组合桥;受力性能;徐变效应;随机灵敏度
摘要：	中承式梁拱组合桥通过主拱肋对梁体的加强作用，大幅提高了桥梁的整体刚度，并且主纵梁与主拱肋固结，使桥面系与主拱肋形成一个整体共同受力，可以适应高速铁路对桥梁结构横向刚度、竖向刚度、扭转刚度和桥面高平顺性的要求。中承式梁拱组合桥可以采用悬拼、转体施工等多种施工方式，对线下车辆的正常通行影响较小，并且三跨飞燕式造型美观，特别适合在城市及周边等景观要求较高的桥位处修建。当前有关中承式梁拱组合桥的研究文献尚不多见，本文以某高速铁路中承式钢箱混凝土梁拱组合桥为工程背景，对中承式梁拱组合桥的结构体系开展了较为系统的研究，同时对钢管混凝土结构徐变随机灵敏度分析方法及应用开展了研究，主要成果如下: 　　1、基于吊杆膜张力假定，建立中承式梁拱组合桥的简化力学模型，并根据变形协调条件和力法推导了中承式梁拱组合桥的内力和主拱肋、主纵梁跨中截面的竖向变形计算公式，并采用Matlab软件编制了计算程序;通过算例对比分析证明，该方法虽然由于膜张力假定导致一定的误差，但是计算精度较高，具有无需建模、参数修改方便、计算速度快的优点，可以适用于方案设计阶段的估算。　　2、基于本文编制的计算程序，分析了中承式梁拱组合桥拱梁刚度比、矢跨比、边主跨比和桥面高度比的合理取值范围;并依托某高速铁路中承式梁拱组合桥工程实际，分析了三种不同结构体系对中承式梁拱组合桥力学性能的影响。　　3、结合课题依托工程实际，设计并完成了中承式梁拱组合桥的拱梁固结区域模型荷载试验;拱梁固结区模型试验结果表明:在设计荷载作用下该区域处于良好的弹性工作状态，应力分布均匀，拱梁固结区传力路径明确，结构应力水平较低，但主拱肋内填混凝土存在局部应力集中现象。　　4、以广义徐变系数为基础，基于钢管混凝土变形协调条件，推导证明可以将核心混凝土的自由徐变应变量作为钢管混凝土徐变计算的基本变量，提出等效温度荷载法计算钢管混凝土徐变;并基于有限元软件，采用等效温度荷载法，将修正后的3种典型的混凝土徐变系数模型用于长期轴压荷载作用下钢管混凝土构件的徐变性能分析。该方法只需对核心混凝土施加等效温度荷载，简化了钢管混凝土构件的徐变计算分析过程，通过与钢管混凝土徐变模型试验实测结果对比，验证了该方法的可行性。　　5、通过对普通粒子群算法的改进，提出了自适应混合粒子群算法，并对多个高维多峰函数进行寻优分析，证明该方法具有良好鲁棒性和搜索寻优精度。将自适应混合粒子群算法引入支持向量机参数的优化训练中，利用具有良好小样本学习能力的支持向量机回归拟合钢管混凝土徐变效应的显式函数，计算随机变量的灵敏度系数，并结合蒙特卡洛法进行随机性分析。通过对两个钢管混凝土轴压模型试验进行徐变随机灵敏度分析，验证了该方法在钢管混凝土徐变随机性分析中应用的可行性和准确性，同时分析了各随机变量对钢管混凝土结构徐变效应的敏感性。　　6、基于等效温度荷载法，推导了弯压荷载作用下矩形截面钢管混凝土结构徐变效应计算的温度梯度荷载计算公式，并应用于中承式钢箱混凝土梁拱组合桥徐变效应分析中。采用基于支持向量机和蒙特卡洛法，对某中承式钢箱混凝土梁拱组合桥拱顶、固结区、拱脚位置处钢箱和内填混凝土内力、应力，以及跨中截面位移增量的徐变效应进行随机性分析，并分析了各随机变量对中承式钢箱混凝土梁拱组合桥徐变效应的敏感性。
作者：	赵金钢
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	赵人达
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文