钢—混混合梁连续刚构桥桥跨关键参数及梁高优化研究

摘要

钢-混混合梁连续刚构桥是新近出现的一种梁式桥，它是将连续刚构桥主跨跨中的一段混凝土箱梁换作钢箱梁，钢箱梁和混凝土梁在结构层次上连接在一起，共同构成了连续刚构桥的主梁部分。经此改变，得益于钢箱梁自重小、跨越能力大的优点，同时由于施工方法的改变，结构弯矩的分布更加合理，这使得连续刚构桥的跨越能力大幅度提高。但是国内外对此种桥梁的结构最优化布置的研究却甚为稀少，同时关于此种梁式桥所能达到的最大跨径的研究也未见相关报道。因此，进行这几方面的研究也显得尤为重要。
　　以诸永高速公路温州段延伸工程上的瓯江大桥为工程背景，参考瓯江大桥的部分结构设计参数，并对其中若干主要参数进行变化，建立对应参数下的数值模型，寻求这些参数对优化目标的影响，进而找到最优参数的取值范围。研究内容主要包括以下几个方面:
　　(1)通过文献对比总结阐述了混合梁刚构桥的优化研究现状以及研究方法，为本研究提供理论方面的指导。
　　(2)基于有限元理论，建立了瓯江大桥的Midas Civil全桥模型，并对其进行了恒载和活载作用下的内力分析。
　　(3)建立了混合梁连续刚构桥的力学模型，通过力法得到了结构关键位置内力和变形的解析表达式。通过改变其设计参数，得出关键截面内力和位移与结构桥跨、钢箱梁长度、梁高等参数间的关系，为混合梁连续刚构桥的边中跨比和最适合钢箱梁长度以及梁高等参数的合理取值提供了参考。
　　(4)根据桥梁结构的解析解，以主跨跨中挠度和主梁应力为优化研究的目标函数，得出了主梁的技术极限跨径。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 混合梁连续刚构桥优化研究现状

1．3 本论文主要工作内容

1．3．1 论文选题来源

1．3．2 论文工作内容

1．4 本论文研究意义

1．5 本论文的创新性

第2章 结构优化设计理论

2．1 概述

2．2 简单工程优化问题的优化方法

2．3 复杂工程优化问题的优化途径

2．3．1．准则设计法

2．3．2．数学规划法

2．3．3．数学规划法与准则设计法之比较

2．4 线性规划与二次规划

2．4．1．线型规划

2．4．2．序列线型规划法

2．4．3．二次规划和序列二次规划

2．5 本文优化方法的选用

2．6 本章小结

第3章 优化研究目标函数的选取

3．1 桥跨结构优化布置研究的目标函数

3．1．1．优化研究中所考虑的荷载研究

3．1．2．不同活载工况下桥梁结构的内力变化

3．1．3．优化目标讨论

3．2 限制混合梁连续刚构桥极限跨径的因素

3．3 本章小结

第4章 混合梁连续钢构桥跨优化布置研究

4．1 数值解析模型的建立与求解

4．1．1．解析法基本体系和基本方程

4．1．2．解析方程系数

4．1．3．解析方程组求解

4．1．4．结构关键点内力表达式

4．1．5．对k1和k2进行赋值

4．2 k1、k2对关键截面内力影响

4．3 优化研究的评价

4．3．1 混合梁刚构桥桥跨布置研究评价标准

4．3．2．混合梁刚构桥桥跨布置研究结论

4．4 基于主梁应力的桥跨布置研究

4．5 本章小结

第5章 梁高与跨径的比值研究

5．1 数值解析模型的建立和求解

5．1．1．解析法基本体系和基本方程

5．1．2．解析方程系数

5．1．3．解析方程组求解

5．1．4．跨中挠度数值表达式

5．2 主跨跨径对挠度的影响

5．3 主梁梁高与跨度比值的研究

5．3．1．连续刚构桥梁高的经验取值研究

5．3．2．不同梁高组合下主跨跨中挠度

5．3．3．适宜主梁梁高分析

5．4 本章小结

第6章 梁式桥极限跨径研究

6．1 预应力混凝土连续刚构桥跨径的发展

6．2 不同桥跨布置情况下主梁应力和位移

6．2．1 k1=0．40，k2=0．50时主梁应力和位移

6．2．2 k1=0．45，k2=0．50时主梁应力和位移

6．2．3 k1=0．50，k2=0．50时主梁应力和位移

6．2．4 k1=0．42，k2=0．40时主梁应力和位移

6．3 基于强度和刚度的极限跨径分析

6．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献