组合—混凝土连续混合梁桥接头位置优化研究

发布时间：2017-04-11 04:18

  本文关键词：组合—混凝土连续混合梁桥接头位置优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：组合-混凝土连续混合梁桥是指在连续梁桥纵桥向上采用组合梁与混凝土梁结合的形式,主跨的某一部分采用组合梁,边跨采用混凝土梁,并且采用不同类型的接头将它们连接成一体的桥梁。其自重比采用混凝土梁减轻,减小了结构的受力,从而提高跨越能力,也可以一定程度上减小结构构件的尺寸。在施工过程中,主跨的组合梁段可以采用整体吊装的方法,以减小对桥下交通的影响。此外,由于组合梁采用混凝土桥面板,提高了钢梁的稳定性,也使得桥面可以采用沥青混凝土铺装,减弱了钢梁的疲劳问题从而提高铺装层的耐久性。其接头位置直接影响着组合段的长度和主梁的内力,并且接头位置是整个主梁受力的薄弱位置,因此需要对接头的位置进行优化研究。本文以长春某一座三跨预应力混凝土连续梁桥为研究背景,在保持原来背景桥梁外形及跨径不变的情况下,将背景桥梁中跨150m混凝土梁的部分梁段改为钢-混凝土组合梁结构,形成新型的——组合-混凝土连续混合梁桥结构。采用Midas civil对主梁进行有限元模拟,对不同接头位置的主梁进行有限元计算,在恒载作用下并考虑施工过程对内力的影响,得出接头位置变化对主梁跨中弯矩、中跨支点弯矩、接头弯矩、接头剪力和主梁弯矩应变能的影响。针对接头位置的问题,采用数学规划的方法,建立对接头位置的以接头弯矩及剪力最小为优化目标的多目标优化模型,采用基于一个单目标问题的线性加权法来求解,得出接头在一定约束条件的优化位置,对组合-混凝土连续混合梁桥设计中接头位置的选择提供参考。
【关键词】：组合-混凝土连续混合梁桥 有限元 组合-混凝土接头 结构优化设计 数学规划方法
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.5
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-25
• 1.1 概述12
• 1.2 组合结构桥梁及其国内外发展现状12-14
• 1.3 混合结构桥梁及其国内外发展现状14-16
• 1.4 组合-混凝土连续混合梁桥16-17
• 1.4.1 组合-混凝土连续混合梁桥的提出16-17
• 1.4.2 组合-混凝土连续混合梁桥的定义及优点17
• 1.5 组合-混凝土连续混合梁桥接头位置的研究意义17-18
• 1.6 本文研究的构思及主要内容18-25
• 1.6.1 本文研究构思18
• 1.6.2 研究的工程背景18-20
• 1.6.3 组合-混凝土连续混合梁桥的设计方案20-23
• 1.6.4 研究的内容23-25
• 第2章 组合-混凝土连续混合梁桥空间有限元模型25-37
• 2.1 MIDAS CIVIL介绍25-26
• 2.2 有限元模型建立概述26-27
• 2.2.1 单元及节点介绍26-27
• 2.2.2 模型材料参数27
• 2.3 组合-混凝土连续混合梁桥主梁的模拟27-31
• 2.3.1 混凝土箱梁段的模拟27-28
• 2.3.2 钢-混凝土组合梁段的模拟28-30
• 2.3.3 组合-混凝土连续混合梁接头的模拟30-31
• 2.4 边界条件和作用的模拟31-35
• 2.4.1 边界条件的模拟31-32
• 2.4.2 荷载的施加32-35
• 2.5 主梁模型35-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 组合-混凝土连续混合梁桥的计算分析37-48
• 3.1 接头位置变化对主梁跨中弯矩的影响37-38
• 3.2 接头位置变化对主梁中跨支点弯矩的影响38-40
• 3.3 接头位置变化对接头弯矩的影响40
• 3.4 接头位置变化对接头剪力的影响40-41
• 3.5 接头位置变化对主梁的影响41-46
• 3.6 本章小结46-48
• 第4章 接头位置的优化设计48-59
• 4.1 结构优化设计的介绍48-52
• 4.1.1 结构优化设计的发展与现状48-49
• 4.1.2 数学规划法的结构优化设计数学模型49-51
• 4.1.3 结构优化设计的分类与层次51-52
• 4.2 组合-混凝土连续混合梁桥接头位置的优化模型52-56
• 4.2.1 接头位置优化设计的设计变量53-54
• 4.2.2 接头位置优化设计的目标54
• 4.2.3 接头位置优化设计的约束条件54
• 4.2.4 接头位置优化设计的数学模型54-56
• 4.3 结构优化设计的求解及结果56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 结论与展望59-62
• 5.1 本文所完成工作及结论59-60
• 5.2 展望60-62
• 参考文献62-66
• 攻读学位期间发表的学术论文66-67
• 致谢67

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本文编号：298306