本文關鍵詞：高速鐵路U型連續(xù)梁橋性能分析及優(yōu)化研究

  更多相關文章： 高速鐵路U型連續(xù)梁橋 穩(wěn)定理論 非線性分析 材料特性 截面設計參數 優(yōu)化設計 合理跨徑

【摘要】：隨著高鐵“走出去”進程的加快,高速鐵路橋梁亟需全新的觀念來設計和施工。U型梁作為一種新型改進的槽形梁,具有節(jié)約鋼材、降低噪音、方便養(yǎng)護、抗震性能強等優(yōu)勢,但國內外學者的研究大多限于U型梁的構造特點及正常使用狀態(tài)下的彎剪扭等靜力作用,對其承載力狀況和優(yōu)化性能的研究并不多見,在國內尚無U型梁應用于高鐵橋梁上的工程實例。因此,針對以上內容,本文著力于高速鐵路U型連續(xù)梁橋性能分析及優(yōu)化研究,主要進行了以下幾個方面的工作：(1)系統(tǒng)梳理了U型梁的國內外工程案例及發(fā)展現狀,依托某預應力混凝土U型連續(xù)梁橋,對有限元分析理論、穩(wěn)定理論、極限承載力理論、優(yōu)化理論和時程分析理論進行了總結概述,為更好地推動U型梁在高速鐵路橋梁建設工程中的應用奠定基礎。(2)為研究高速鐵路U型連續(xù)梁橋材料特性對結構特性的影響,選取C40～C100七種不同強度等級的混凝土方案,研究其靜動力特性,根據位移變化幅度和頻率變化幅度,確定了適合高速鐵路U型連續(xù)梁橋的混凝土強度等級為C50。(3)為研究高速鐵路U型連續(xù)梁橋截面特性對結構特性的影響,分別選取道床板厚度、道床板寬度、腹板厚度、腹板高度、上翼緣板厚度等五種參數的各六種方案,建立彈性穩(wěn)定性能分析模型和幾何非線性極限狀態(tài)分析模型,分析了各參數對結構體系整體穩(wěn)定安全的變化規(guī)律,并分析和探討了各參數對高速鐵路U型連續(xù)梁橋極限承載能力的影響情況。(4)為研究一定跨度條件下的高速鐵路U型連續(xù)梁橋合理截面特性,以安全性和經濟性為前提對五種參數的截面特性進行優(yōu)化,選定相對最大主壓應力和相對質量為兩個目標函數,以五種截面參數為優(yōu)化設計變量,以拉應力、壓應力、剪應力和位移為約束條件,建立優(yōu)化分析模型,判定截面參數的合理值。(5)為探討某種材料特性和截面特性的高速鐵路U型連續(xù)梁橋合理跨徑,以優(yōu)化后的材料和截面結果,建立動力性能分析模型,按相同邊中跨比和不同邊中跨比兩種方案類型進行合理跨徑比選。通過判斷不同邊中跨比值對中跨與邊跨最大彎矩的影響,選定適合高速鐵路U型連續(xù)梁橋的合理邊中跨比值為0.6～0.7。利用時程分析,以滯回曲線的機理為基礎,判定跨徑對耗能能力的影響,確定了適合高速鐵路U型連續(xù)梁橋的合理中跨跨徑范圍為50～70m。通過對高速鐵路U型連續(xù)梁橋進行性能分析及優(yōu)化研究,得知了影響U型梁結構力學性能的截面參數、材料特性、合理邊中跨比值及合理中跨跨徑,為同類型高鐵U型連續(xù)梁橋設計和施工提供了一定的技術支撐。
【關鍵詞】：高速鐵路U型連續(xù)梁橋 穩(wěn)定理論 非線性分析 材料特性 截面設計參數 優(yōu)化設計 合理跨徑
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U442.5
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 緒論13-21
• 1.1 高速鐵路U型梁橋概述13-16
• 1.1.1 高速鐵路橋梁的特點及結構形式13-14
• 1.1.2 U型梁的特點及工程應用14-16
• 1.2 U型梁的國內外研究現狀16-19
• 1.2.1 論分析研究16-18
• 1.2.2 模型試驗研究18-19
• 1.2.3 實橋測定研究19
• 1.3 本文的研究背景19
• 1.4 本文研究的主要內容19-21
• 2 高速鐵路U型梁橋計算分析理論21-33
• 2.1 U型梁力學性能分析方法21-23
• 2.1.1 解析法21-22
• 2.1.2 有限元法22
• 2.1.3 論分析方法對比22-23
• 2.2 非線性有限元分析23-28
• 2.2.1 概述24
• 2.2.2 求解方法24-28
• 2.2.3 收斂準則28
• 2.3 依托工程設計資料28-32
• 2.3.1 設計依據28-29
• 2.3.2 設計基本資料29-32
• 2.4 本章小結32-33
• 3 U型梁設計參數對結構靜力性能的影響分析33-55
• 3.1 兩類穩(wěn)定問題的有限元分析思路33-39
• 3.1.1 穩(wěn)定性理論介紹33-34
• 3.1.2 第一類穩(wěn)定問題的線彈性分析34-35
• 3.1.3 第二類穩(wěn)定問題的非線性極限狀態(tài)分析35-37
• 3.1.4 模型概況37-39
• 3.2 不同材料特性對U型梁結構性能的影響分析39-41
• 3.2.1 研究意義39
• 3.2.2 材料特性方案39
• 3.2.3 計算結果討論39-41
• 3.3 不同截面參數對U型梁結構性能的影響分析41-54
• 3.3.1 道床板厚度41-44
• 3.3.2 道床板寬度44-46
• 3.3.3 腹板厚度46-49
• 3.3.4 腹板高度49-51
• 3.3.5 上翼緣板厚度51-54
• 3.4 本章小結54-55
• 4 高速鐵路U型連續(xù)梁橋的截面參數優(yōu)化設計55-67
• 4.1 結構優(yōu)化設計理論55-56
• 4.1.1 結構優(yōu)化概述55
• 4.1.2 結構優(yōu)化設計的數學模型55-56
• 4.2 高鐵U型連續(xù)梁橋優(yōu)化模型56-57
• 4.3 高鐵U型連續(xù)梁橋參數優(yōu)化分析57-65
• 4.3.1 確定設計變量取值范圍57-60
• 4.3.2 優(yōu)化方法及結果60-65
• 4.4 本章小結65-67
• 5 基于動力性能分析的U型連續(xù)梁橋合理跨徑探究67-89
• 5.1 跨徑方案67-68
• 5.2 U型連續(xù)梁橋合理邊中跨比的研究68-72
• 5.2.1 自重作用下的變形和應力68-69
• 5.2.2 最不利荷載組合下的變形和應力69-70
• 5.2.3 合理邊中跨比的選定70-72
• 5.3 U型連續(xù)梁橋合理中跨跨徑的研究72-88
• 5.3.1 研究方法72-77
• 5.3.2 不同中跨跨徑方案的動力特性分析77-83
• 5.3.3 合理中跨跨徑的選定83-88
• 5.4 本章小結88-89
• 6 結論與展望89-91
• 6.1 主要結論89-90
• 6.2 工作展望90-91
• 參考文獻91-93
• 作者簡歷及攻讀碩士/博士學位期間取得的研究成果93-97
• 學位論文數據集97

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 任淑芳,郭國會;連續(xù)梁橋損傷診斷的單元模態(tài)能量比法研究[J];昆明理工大學學報;2000年06期

2 尹娟,郭秀文;基于柔度改變的連續(xù)梁橋損傷診斷研究[J];華東公路;2001年03期

3 藍建中;對現澆鐵路連續(xù)梁橋整體模塊的力學探討[J];上海鐵道科技;2002年04期

4 王軍文,李建中,范立礎;連續(xù)梁橋縱向地震碰撞反應參數研究[J];中國公路學報;2005年04期

5 蔣定宇;;特大連續(xù)梁橋合龍方法研究[J];施工技術;2006年S1期

6 李名佳;高日;李承根;;連續(xù)梁橋耗能減震設計新方法[J];低溫建筑技術;2010年09期

7 陳鵬;;連續(xù)梁橋施工中的撓度監(jiān)測和控制[J];科技風;2010年16期

8 胡薇;袁萬城;楊智;;連續(xù)梁橋船撞響應的簡化分析研究[J];結構工程師;2011年06期

9 王鵬;;淺析連續(xù)梁橋施工要點及監(jiān)測控制[J];商品混凝土;2012年09期

10 孫全勝;李大杰;;超長聯大跨連續(xù)梁橋合龍順序分析[J];世界橋梁;2012年05期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 羅玲;;介紹一座鋼箱連續(xù)梁橋的設計[A];中國土木工程學會市政工程專業(yè)委員會第一次城市橋梁學術會議論文集[C];1987年

2 杜曉雷;馬萬權;李建中;;地震作用下連續(xù)梁橋固定墩受力的探討[A];中國公路學會橋梁和結構工程學會2003年全國橋梁學術會議論文集[C];2003年

3 徐錫瑤;;園弧曲線連續(xù)梁橋的計算[A];中國土木工程學會市政工程專業(yè)委員會第一次城市橋梁學術會議論文集[C];1987年

4 周世軍;王華廉;;斜支承箱形連續(xù)梁橋的彎扭特性[A];全國橋梁結構學術大會論文集（下冊）[C];1992年

5 殷海軍;王志強;胡世德;;連續(xù)梁橋設置阻尼器參數分析[A];第八屆全國振動理論及應用學術會議論文集摘要[C];2003年

6 孫中華;徐錫燕;馮泉鈞;;連續(xù)梁橋施工中兩大問題的探討[A];全國城市公路學會第十八屆學術年會論文集[C];2009年

7 景慶新;孫建淵;石洞;蔡方毅;;拱式連續(xù)梁橋的彈塑性穩(wěn)定研究[A];中國土木工程學會橋梁及結構工程學會第十三屆年會論文集（上冊）[C];1998年

8 杜思義;陳淮;殷學綱;;基于應變模態(tài)的連續(xù)梁橋損傷識別研究[A];第十二屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅲ冊[C];2003年

9 孫宗光;陳宏廣;李曉飛;;曲線連續(xù)梁橋支承體系受力與變形分析[A];第十三屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2004年

10 劉洪兵;朱f^;;大跨連續(xù)梁橋在空間變化地震動下的響應[A];第八屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅲ卷）[C];1999年

中國重要報紙全文數據庫 前1條

1 本報記者　杜若原;荊江彩虹連鄂湘[N];人民日報;2002年

中國博士學位論文全文數據庫 前7條

1 盛可鑒;簡支轉連續(xù)梁橋的幾個關鍵問題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

2 王立峰;大角度V撐蝶形拱式連續(xù)梁橋受力性能的研究[D];東北林業(yè)大學;2013年

3 孫松建;連續(xù)梁橋地震損傷控制與數值模擬[D];天津大學;2012年

4 張通;大跨剛構—連續(xù)梁橋的全壽命性能監(jiān)測與分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

5 周大興;考慮土—結構相互作用大跨徑連續(xù)梁橋抗震性能研究[D];北京工業(yè)大學;2012年

6 孫平義;異形連續(xù)梁橋動力特性計算及損傷識別方法[D];吉林大學;2014年

7 龍曉鴻;斜拉橋及連續(xù)梁橋空間地震反應分析[D];華中科技大學;2004年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 周東東;小邊跨PC連續(xù)梁橋靜力分析及設計參數研究[D];長安大學;2015年

2 楊旭東;高鐵連續(xù)梁橋離差系數組合值及抗震性能指標研究[D];北京交通大學;2016年

3 李鑫;結構參數對高速鐵路連續(xù)梁橋地震易損性的影響研究[D];西南交通大學;2016年

4 郭晨;軌道約束對高速鐵路連續(xù)梁橋地震易損性影響研究[D];西南交通大學;2016年

5 王云云;高速鐵路U型連續(xù)梁橋性能分析及優(yōu)化研究[D];北京交通大學;2016年

6 葛白雪;連續(xù)梁橋地震彈塑性反應分析[D];石家莊鐵道大學;2016年

7 齊進會;高速鐵路連續(xù)梁橋施工與控制關鍵技術研究[D];石家莊鐵道大學;2016年

8 李曉鵬;基于小波分析和移動荷載作用的連續(xù)梁橋損傷識別研究[D];鄭州大學;2016年

9 李名佳;防屈曲耗能支撐在連續(xù)梁橋縱向減震中的應用研究[D];北京交通大學;2010年

10 張業(yè)平;連續(xù)梁橋結構體系的可靠度研究[D];合肥工業(yè)大學;2004年

，

本文編號：820466