节段预制矩形钢管混凝土桁架结构概念与应用研究

发布时间：2020-09-15 14:45

　　节段预制矩形钢管混凝土桁架结构是一种新型结构,该桁架结构由弦杆和腹杆组成。弦杆为部分或全部填充混凝土的直线型矩形钢管,腹杆为空心矩形钢管,腹杆和弦杆用焊接方式形成标准桁架节段,具有节点构造简单、技术经济效益显著的优势,有良好的应用前景。本文在教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-06-0855)、国家西部交通建设科技项目(2006 318 812 112)和交通部应用基础研究项目(2006 319 812130)的资助下,对这种新型结构的标准化、技术经济效益及其在桥梁工程上的应用进行了研究。本文从节段预制矩形钢管混凝土桁架结构的概念和设计方法入手,设计了一系列矩形空钢管桁架和矩形钢管混凝土桁架的标准节段。在此基础上,分析了节段预制矩形钢管混凝土桁架结构的技术经济效益,最后对这种结构在具体桥型中的应用进行了较为详尽的研究,主要完成了以下研究工作： (1)进行了节段预制矩形钢管混凝土桁架结构的标准化研究,阐述了矩形钢管混凝土受压、受弯构件和矩形钢管混凝土桁架结构的设计方法,设计了一系列矩形空钢管桁架和矩形钢管混凝土桁架的标准节段并初步研究了节段预制矩形钢管混凝土桁架结构的纵横向拼装技术,为节段预制矩形钢管混凝土桁架的技术经济效益分析以及在连续梁桥和悬索桥上的应用奠定了理论基础。 (2)分析了节段预制矩形钢管混凝土桁架结构的技术经济效益,考虑了影响矩形钢管混凝土受弯、受压构件及桁架结构技术经济效益的各种因素,并结合实例以工程造价为目标函数,构造要求及力学性能等效前提等为约束条件,基于求解最优化问题的Lingo建模语言编写了求解矩形钢管混凝土截面尺寸和钢管壁厚的程序,得到了最经济的截面尺寸和钢管壁厚,与原先的钢构件进行了经济效益的比较和参数分析。 (3)采用有限元计算程序,以向家坝大桥和栗西悬索桥为工程背景,对节段预制矩形钢管混凝土桁架结构在连续梁桥和悬索桥上的应用进行了数值模拟计算,详细分析了节段预制矩形钢管混凝土桁架结构应用于桥梁工程的静、动力性能及其经济效益。 (4)最后对全文作了总结,提出了今后需要进一步研究的问题。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：

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图2.10节段预制钥管混凝土箱架结构横向拼装示意图2.3.4空间拼装效果图图2.H给出了矩形钢管混凝土析架空间拼装效果图，图2.11(a)为节段预制矩形混凝土钢管析架结构，图2.n(b)为节段预制正交异性板析结合钢析梁。

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假定钢材的弹模Es，混凝土的弹模E;钢材的单价为PS元/吨，混凝土的单价为P元/m3，钢材的密度为p吨/m3。设矩形钢管混凝土截面宽为b，高为h，钢管壁厚为t，构件长l，单位均为m，截面见图3.1。为优化截面尺寸以达到最优的经济效应，以工程造价p为目标函数，《矩形钢管混凝土结构技术规程》构造要求(包括壁厚比、高宽比、最小尺寸要求等)以及规定的相应前提条件为约束条件。即:嘴一一岁--今图3.1矩形空钥管与矩形钥管棍凝土(l)以《矩形钢管混凝土技术规程》(下简称《矩规)))定义的抗弯承载力设计值相等为前提Mum峨= =[0.5态(h一Zt一dn)+bt(t+dn)IfAs一Zbt(“一2扩，于·‘了 (3.1)(2)以韩林海建议的抗弯承载力设计值相同为前提决策变量:矩形钢管宽为b，高为h，壁厚为t，单位均为m。目标函数:p=夕，pl(Zbt+Zht一4t

【共引文献】