大跨连续刚构桥参数优化与稳定性研究

发布时间：2020-06-18 22:38

【摘要】：随着公路和铁路建设逐渐向西部地区转移,且根据其地势起伏大的特点和山区建设的经济性原则,大跨连续刚构桥已成为极具竞争力的桥型。而刚构桥的设计参数关乎结构的内力状态是否合理和工程成本的高低,但在实际的工程设计中往往凭经验选取,故具有较大的盲目性和偶然性。又因桥梁参数与刚度直接相关,进而影响刚构桥的稳定性。而目前在该领域的研究成果又相对较少,且多采用单一变量法而未考虑参数之间的耦合效应,因此有必要对其进行深入的研究。本文以大渡河大桥为工程背景,选取边中跨比、主跨与根部梁高比、梁底曲线幂次和桥墩双肢净距为关键性设计参数,并以混凝土用量、主梁弯曲应变能和稳定系数为目标函数,借助Midas/Civil有限元软件和MATLAB程序对连续刚构桥进行参数优化和稳定性分析,主要研究内容如下:(1)概括了国内外针对本课题的研究现状,接着详细阐述了粒子群优化算法理论,并对两类稳定问题的本质进行了解释。(2)将拉丁超立方抽样和响应面法引入到刚构桥的优化中以充分考虑参数的耦合效应,并通过对平面桁架最优直径的求解,解决了桁架结构总重与截面应力之间的矛盾,并验证了优化算法的有效性。(3)在对国内外连续刚构桥资料整理的基础上给定了各参数的迭代范围,并根据工程的侧重点选取了综合函数中各目标函数的权重系数。此后采用拉丁超立方抽样建立了综合函数与优化参数之间的响应面模型,并将其作为适应值进行粒子群优化迭代,求出了最优的参数组合。(4)以1/4跨、1/2跨、3/4跨和悬臂根部4处关键截面为对象,对比分析了优化前后弯矩、挠度、截面应力、重量和剪力的变化规律,得出优化后桥梁受力性能得到较大改善,内力分布更为均匀。(5)研究了优化前后施工过程的稳定性,总结出了稳定系数的变化规律,此后引入非线性效应对代表性施工阶段进行了非线性稳定分析。并基于弹性模量的降低,分析了桥梁损伤对稳定性的影响。最后,通过拟合混凝土标号与稳定系数的关系曲线,求出了同时满足造价最低和稳定性较优的混凝土标号。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.23
【图文】：

表 1-1 国际著名连续刚构桥桥名 国家 跨径（m） 桥墩形式主梁形式建成Gateway 桥 澳大利亚 145+260+145 双薄壁空心墩单箱单室1Stolma 桥 挪威 94+301+72 空心矩形墩单箱单室1Raft sundet 桥 挪威 86+202+298+125 双薄壁空心墩单箱单室1Confederation 桥 加拿大 165+43×250+165 - - 1Varodd-2 桥 挪威 260 --1Schottwien 桥 奥地利 250 --1Doutor 桥 葡萄牙 250 --1Skye 桥 英国 250 --1“-”表示资料不详

表 1-1 国际著名连续刚构桥桥名 国家 跨径（m） 桥墩形式主梁形式建成Gateway 桥 澳大利亚 145+260+145 双薄壁空心墩单箱单室1Stolma 桥 挪威 94+301+72 空心矩形墩单箱单室1Raft sundet 桥 挪威 86+202+298+125 双薄壁空心墩单箱单室1Confederation 桥 加拿大 165+43×250+165 - - 1Varodd-2 桥 挪威 260 --1Schottwien 桥 奥地利 250 --1Doutor 桥 葡萄牙 250 --1Skye 桥 英国 250 --1“-”表示资料不详

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本文编号：2719933