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吊杆拱桥索力二次调整几何求解与优化

作　者: 王鹏亮
导　师: 王焕定
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 工程力学
关键词: 吊杆拱桥 索力调整 几何描述 影响矩阵 仿射坐标系
分类号: U448.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 22次
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内容摘要


本文的主要研究内容是吊杆拱桥二次索力调整问题（目标索力调整问题），以及针对该施工过程实现的策略优化探讨。通过对前人学者的索力调整计算问题学习基础上，选择索力调整计算方法中的影响矩阵方法为研究依托，将此方法进行深入分析与研究拓展。使用大型商业有限元软件ANSYS计算，获得吊杆拱桥的索力调整过程的吊杆之间影响关系的矩阵。在矩阵数据分析和研究的过程中，认识到吊杆拱桥索力调整计算的影响矩阵具有弱不对称性特性。针对这种弱不对称性添加一定理论假设，可以近似将影响矩阵视为对称的，从而可以利用数学中的仿射坐标系建立吊杆之间影响关系的几何描述。在所建立的仿射坐标系下，可以对已经存有预应力的吊杆索状态进行几何描述。根据工程设计目标值给出的误差允许范围，可以将索力状态点在仿射坐标系下进行可能状态区域划分，具体可以将区域划分为：目标区域、可优化区域和非优化区域三个区域。将实际的索力状态在仿射坐标系下确定，进行索力区域的状态评定，并针对优化区域内的状态点给出了吊杆索力的优化调整计算。由于在设计中给出的吊杆索力水平是趋于均匀的，所以以此为优化算法的索力调整中间判据，进行索力调整的优化策略计算。通过建立简化算例，将结合求解和优化计算的具体步骤和处理方法进行详尽描述。最后，通过大同市北都桥实际的索力调整施工计算，验证了优化计算方法的有效性、适用性以及经济价值。进而，此方法可以作为后继类似工程结构的索力调整的施工借鉴。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 桥梁索力调整研究的近况  10-14
  1.3 钢桁架拱桥的结构分类和传力特点  14-18
    1.3.1 钢桁架拱桥的分类  14-16
    1.3.2 钢桁架拱桥的传力特点  16-18
  1.4 课题的提出及意义  18-20
    1.4.1 课题的提出  18-19
    1.4.2 课题的意义  19-20
  1.5 本文研究的内容  20-21
第2章 索力调整分析方法与影响矩阵分析  21-33
  2.1 前言  21
  2.2 吊杆索力调整的认识与分析方法  21-26
    2.2.1 吊杆索力调整的认识与分析方法简介  21-22
    2.2.2 影响矩阵法  22-23
    2.2.3 正装迭代法  23-24
    2.2.4 倒装分析法  24-25
    2.2.5 分析法比较  25-26
  2.3 影响矩阵性质分析  26-32
    2.3.1 强梁强拱组合结构桥梁的影响矩阵  27-29
    2.3.2 一般组合结构桥梁的影响矩阵分析  29-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章 索力二次调整的几何求解  33-60
  3.1 前言  33-34
  3.2 索力调整几何描述  34-43
    3.2.1 基本假设与研究基础  34-35
    3.2.2 基本几何描述  35-39
    3.2.3 调整路径描述  39-41
    3.2.4 索力评定与目标域描述  41-43
  3.3 二次索力调整优化研究  43-49
    3.3.1 优化调整描述  43-47
    3.3.2 优化计算方法  47-49
  3.4 索力调整的算例说明  49-59
    3.4.1 计算过程介绍  49-50
    3.4.2 两根吊杆算例说明  50-57
    3.4.3 三根吊杆计算扩展  57-59
  3.5 本章小结  59-60
第4章 工程实例计算与分析  60-81
  4.1 前言  60
  4.2 工程介绍  60-61
    4.2.1 工程背景  60-61
    4.2.2 桥梁的结构设计  61
  4.3 施工张拉控制力的确定  61-76
    4.3.1 有限元建模与影响关系计算  61-63
    4.3.2 一期施工指令计算与工程验证  63-69
    4.3.3 二期优化施工指令计算与工程验证  69-76
  4.4 索力二次调整优越性分析  76-80
    4.4.1 非优化施工指令计算  76-79
    4.4.2 优化算法优越性分析  79-80
  4.5 本章小结  80-81
结论  81-83
  结论  81
  展望  81-83
参考文献  83-89
致谢  89

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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 > 拱式桥
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