基于VB平台的铁路桥墩计算分析及应用程序开发

摘要

当前世界各国铁路桥梁建设的迅速发展，不仅反映在上部结构的造型新颖上，而且也还反映在下部结构向轻型合理、造型美观的方向发展上。这就需要对铁路桥梁的结构进行更为精心的设计及验算。在铁路桥梁计算中，桥墩的检算一直以来都占着举足轻重的地位;在桥梁安全性分析中，桥墩的截面强度是否符合规定显得尤为重要;在桥梁体系抗震计算中，桥墩为最主要的检算对象;桥墩的可靠度指标是否达标也关乎整座桥梁的安危。所以从这些方面来说，编制出一套符合铁路工程实际情况的桥墩检算软件，对于铁路桥梁设计来说具有重要意义。本文基于VB在可视化及迭代运算上的优点，结合国内外公铁相关规范及成熟理论，编制了“铁路桥墩截面强度检算程序”、“铁路桥墩抗震设计程序”、“铁路桥墩可靠度计算程序”等三个有关铁路桥墩计算分析软件，完成如下研究工作:
　　(1)在铁路桥墩截面强度检算程序中，圆形截面应力分析中通过方法比选，采用拟牛顿法求解超越方程，通过不断迭代得到符合精度要求的解;矩形与圆端形截面应力分析中通过假设的初始零应力线方程，从切角截面的力学性质入手，运用平移轴、转轴定理寻求主形心轴，再通过坐标变换，将零应力线方程和应力函数限制在原形心坐标系内，通过迭代法求解最终的零应力线。
　　(2)在铁路桥墩抗震设计程序中，采用强度及反应谱理论，将众多的公式与图表进行量化为函数形式融入到多遇地震下强度设计模块中，形成一个完整的计算流程;针对目前铁路工程抗震设计规范中在延性设计方面的不足，补充了罕遇地震下延性设计中关于抗剪强度验算的内容;设置了美国AASHTO规范、欧洲(Eurocode8)规范、新西兰规范(TNZ)、中国公路桥梁抗震细则关于等效塑性铰长度的计算模块;在罕遇地震下位移延性验算中，通过调用多遇地震下强度设计模块以及利用相关理论，简化了位移延性验算的计算。
　　(3)在铁路桥墩可靠度计算程序中，通过比较一些常用的可靠度计算理论，选用了Monte Carlo重要抽样法作为铁路桥墩可靠度程序计算理论。采用VB与Matlab混合编程的方式，在VB中建立Matlab命令流，通过创立ActiveX对象以及对ActiveX对象的操作，实现VB对Matlab的调用。
　　通过大量的实例，对上述三个铁路桥墩计算分析软件进行了验证。结果表明，这三个软件能满足铁路桥墩结构检算的要求。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 铁路桥墩结构发展及计算研究

1．1．2 铁路桥墩抗震设计发展

1．1．3 铁路桥墩工程可靠度

1．2 理论研究现状

1．2．1 铁路桥墩截面强度计算理论

1．2．2 铁路桥墩抗震设计方法

1．2．3 铁路桥墩工程可靠度分析

1．3 相关软件研发现状

1．3．1 铁路桥墩截面强度检算软件简介

1．3．2 铁路桥墩抗震设计软件简介

1．3．3 铁路桥墩可靠度计算软件简介

1．4 研究内容及意义

1．4．1 铁路桥墩截面强度检算程序开发研究内容

1．4．2 铁路桥墩抗震设计程序开发研究内容

1．4．3 铁路桥墩可靠度计算程序开发研究内容

1．4．4 研究意义

2 铁路桥墩截面强度检算程序

2．1 程序简介

2．1．1 程序功能

2．1．2 适用范围

2．2 编程理论介绍及实际应用

2．2．1 圆形及空心圆形截面桥墩

2．2．2 矩形及空心矩形截面桥墩

2．2．3 圆端形及空心圆端形截面桥墩

2．3 程序说明

2．3．1 选择截面类型

2．3．2 输入截面参数

2．3．3 材料容许应力输入

2．3．4 输出结果

2．3．5 帮助说明

2．4 实例分析

2．4．1 实例1圆形空心截面大偏心受力计算

2．4．2 实例2矩形实心截面应力计算

2．4．3 实例3圆端实心截面应力计算

2．5 小结

3 铁路桥墩抗震设计程序

3．1 程序简介

3．1．1 编制依据

3．1．2 适用范围

3．1．3 结构分析模型

3．2 计算理论及应用

3．2．1 多遇地震下强度计算

3．2．2 设计地震下抗震设计

3．2．3 罕遇地震下抗震设计

3．3 程序说明

3．3．1 多遇地震下计算模块

3．3．2 罕遇地震下计算模块

3．3．3 程序容错机制

3．3．4 程序帮助说明

3．4 实例分析

3．4．1 实例1实体圆形桥墩多遇地震下抗震计算

3．4．2 实例2刚架桥墩多遇地震下横向抗震计算

3．4．3 实例3实心圆形桥墩罕遇地震下抗震计算

3．5 小结

4 铁路桥墩可靠度计算程序

4．1 铁路桥墩可靠度计算方法比较

4．2 铁路桥墩可靠度编程方法比较

4．3 VB与Matlab混合编程

4．4 铁路桥墩可靠度计算程序说明

4．5 实例分析

4．5．1 实例1-Monte Carlo重要抽样法与直接抽样法比较

4．5．2 实例2-Monte Carlo重要抽样法自身比较

4．5．3 实例3-Monte Carlo重要抽样法与一次二阶矩法比较

4．6 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简介

学位论文数据集