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五跨连续刚构桥设计参数分析及优化设计研究

作　者: 刘林石水
导　师: 卓卫东
学　校: 福州大学
专　业: 结构工程
关键词: 五跨连续 刚构桥 参数分析 优化设计
分类号: U448.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 323次
引　用: 4次
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内容摘要


由于高速交通事业的发展和行车速度的提高，已将行车的舒适性提到了很重要的位置，尽量增大连续刚构桥上部结构的连续长度，有利于高速行车和提高行车舒适性。在这种情况下，多跨连续刚构桥不断出现，其跨径比值有较多变化，从结构受力上考虑合理跨径比值具有实用价值。此外，连续刚构桥是高次超静定结构，温度变化将引起较大的结构内力，需要设计抗推刚度较小的柔性墩以减小温度内力，合理确定主梁与墩的刚度比值是设计的关键。本文以某一实际工程为背景，建立了五跨连续刚构桥的基准有限元模型，分析了基准桥在自重荷载、年温度变化、日照温差三种荷载工况下的受力情况。然后，通过改变跨径比与墩梁刚度比设计基本参数，进行结构在自重荷载、年温度变化和日照温差三种荷载工况下的受力分析。最后，以参数分析为基础，采用结构优化思想，建立两个简单的目标函数，运用网格搜索法寻求最优跨径比值，并对优化后的桥梁与基准桥受力进行对比分析。通过本文的研究，得出如下主要结论：(1) 对于五跨连续刚构桥，在自重荷载和温度变化作用下，两中墩内力显著小于两边墩内力。(2) 跨径比值变化，对主梁、桥墩在自重荷载与日温差作用下的受力有较大影响，而对主梁、桥墩在年温度变化荷载下的受力影响较小。(3) 增大边跨与次中跨跨径比，对全桥受力比较有利，本文建议取边跨与次中跨跨径比为0.7左右。次中跨与中跨不宜相差过大，其比值以大于0.9为宜。(4) 减小双壁墩厚度对连续刚构桥主梁受力影响比较小，却可大大减小温度变化引起的桥墩内力，特别是边墩内力。应在保证结构满足施工、运营条件下的稳定要求前提下，尽可能减小桥墩的抗推刚度。(5) 对于五跨连续刚构桥，增大中墩抗推刚度，减小边墩抗推刚度，可减小边墩受力并使桥墩受力均匀。在四个主墩墩高接近时，中墩壁厚与边墩壁厚比值取1.8左右为宜。

全文目录


第一章 绪论  7-14
  1．1 连续刚构桥发展概况及其特点  7-9
  1．2 连续刚构桥的设计研究现状  9-12
    1．2．1 跨径布置  9-10
    1．2．2 主梁截面形式及尺寸选择  10-11
    1．2．3 桥墩形式及尺寸选择  11-12
    1．2．4 结构计算方法  12
  1．3 课题的提出  12-13
  1．4 本文的主要工作  13-14
第二章 五跨连续刚构基准桥分析  14-23
  2．1 工程概况  14-16
  2．2 基准桥有限元模型的建立  16
  2．3 基准桥结构内力分析  16-22
    2．3．1一 期自重荷载内力  17-18
    2．3．2 温度内力  18-21
    2．3．3 分析结果汇总  21-22
  2．4 本章小结  22-23
第三章 跨径比参数分析  23-41
  3．1 分析基本假定  24
  3．2 中间三跨等跨时边中跨跨径比分析  24-32
    3．2．1 自重荷载作用  24-28
    3．2．2 年温升20度荷载工况作用  28-29
    3．2．3 日照温差5度荷载工况作用  29-32
    3．2．4 中间等跨径布置时综合分析  32
  3．3 中间跨变跨径时边中跨跨径比分析  32-36
    3．3．1 自重荷载作用  32-36
    3．3．2 中间跨变跨径时边中跨跨径比综合分析  36
  3．4 边中跨比l：L1＝0．7固定时变化L1：L2分析  36-40
    3．4．1 自重荷载  36
    3．4．2 日照温差5度荷载工况  36-40
    3．4．3 固定边中跨跨径比时综合分析  40
  3．5 本章小结  40-41
第四章 墩梁刚度比参数分析  41-58
  4．1 双薄壁墩的设计参数  41-42
  4．2 全桥四个主墩等厚度变化  42-49
    4．2．1 自重荷载作用  42-44
    4．2．2 年温升20度荷载工况作用  44-46
    4．2．3 日照温差5度荷载工况作用  46-49
    4．2．4四 个主墩等厚度变化综合分析  49
  4．3 固定边墩厚度时变化中墩厚度  49-57
    4．3．1 自重荷载作用  49-52
    4．3．2 年温升20度荷载工况作用  52-54
    4．3．3 日照温差5度荷载工况作用  54-56
    4．3．4 固定边墩厚度时变化中墩厚度综合分析  56-57
  4．4 本章小结  57-58
第五章 五跨连续刚构桥优化设计  58-68
  5．1 结构优化设计的基本概念  58-60
    5．1．1 数学表达式  58-59
    5．1．2 优化算法  59-60
  5．2五 跨连续刚构桥优化设计  60-64
    5．2．1 设计变量与约束条件  60
    5．2．2 目标函数  60-64
  5．3 优化设计结果比较  64-67
  5．4 本章小结  67-68
第六章 结论与展望  68-70
参考文献  70-72
致谢  72-73

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁：按结构分
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