【摘要】：連續(xù)剛構(gòu)橋兼具連續(xù)梁橋和T型剛構(gòu)橋的受力特點(diǎn),其受力合理、外形簡潔美觀、具備良好的行車條件、抗震性能良好,同時(shí)其造價(jià)較低、施工方法成熟、具有較大的跨越能力、對(duì)地形地質(zhì)條件適應(yīng)性較好,因此連續(xù)剛構(gòu)橋在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是目前連續(xù)剛構(gòu)橋的設(shè)計(jì)多以經(jīng)驗(yàn)為主,輔以計(jì)算,這樣的設(shè)計(jì)往往過于保守,還會(huì)存在設(shè)計(jì)缺陷的遺傳性。為了使連續(xù)剛構(gòu)橋的設(shè)計(jì)更加科學(xué)經(jīng)濟(jì),很有必要在現(xiàn)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)優(yōu)化。而目前連續(xù)剛構(gòu)橋的優(yōu)化研究中,存在著優(yōu)化變量選擇不全面、優(yōu)化目標(biāo)不明確、優(yōu)化目標(biāo)過于單一、優(yōu)化算法的選取具有隨意性問題,并且對(duì)于正交試驗(yàn)下的優(yōu)化結(jié)果沒有進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比驗(yàn)證,以及上下部設(shè)計(jì)參數(shù)統(tǒng)籌考慮下優(yōu)化結(jié)果是否優(yōu)于僅考慮下部設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)的情況。針對(duì)上述存在的問題,本文主要完成以下幾個(gè)方面工作:(1)根據(jù)不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋受力影響,確定了優(yōu)化時(shí)的設(shè)計(jì)變量和設(shè)計(jì)常量。連續(xù)剛構(gòu)橋的下部設(shè)計(jì)參數(shù)中,雙肢薄壁墩墩間距、薄壁墩墩厚、薄壁墩墩壁厚度以及橫系梁個(gè)數(shù)為設(shè)計(jì)變量,其余設(shè)計(jì)參數(shù)均視為設(shè)計(jì)常量。連續(xù)剛構(gòu)橋的上部設(shè)計(jì)參數(shù)中,邊中跨比為設(shè)計(jì)變量,其余設(shè)計(jì)參數(shù)均視為設(shè)計(jì)常量。連續(xù)剛構(gòu)橋上下部參數(shù)統(tǒng)籌考慮下,雙肢薄壁墩墩間距、薄壁墩墩厚、薄壁墩墩壁厚度、橫系梁支數(shù)以及邊中跨比為設(shè)計(jì)變量,其余設(shè)計(jì)參數(shù)均視為設(shè)計(jì)常量。(2)對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)橋的優(yōu)化目標(biāo),在地震作用下以實(shí)際作用效應(yīng)和允許作用效應(yīng)之比最小和疲勞損傷系數(shù)最小為優(yōu)化目標(biāo)。(3)對(duì)目前國內(nèi)外已建成的連續(xù)剛構(gòu)橋參數(shù)進(jìn)行歸納整理,得出相應(yīng)的使用范圍。對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)橋的優(yōu)化目標(biāo),在地震作用下,根據(jù)不同的地震響應(yīng)情況,提出了基于E1彈性時(shí)程作用下墩底抗彎能力需求比最小和E2彈塑性時(shí)程作用下墩底延性轉(zhuǎn)角需求比最小、疲勞損傷系數(shù)最小及墩底延性轉(zhuǎn)角需求比和疲勞損傷系數(shù)統(tǒng)籌考慮下多目標(biāo)函數(shù)值最小的四類優(yōu)化目標(biāo)。(4)在進(jìn)行優(yōu)化算法的選取上,本文根據(jù)多目標(biāo)函數(shù)下同時(shí)取最優(yōu)解的情況,采用了評(píng)價(jià)函數(shù)方法中極小距離理想點(diǎn)法進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。(5)運(yùn)用動(dòng)力時(shí)程分析方法,對(duì)正交試驗(yàn)下的下部參數(shù)組合試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行計(jì)算分析,得出地震響應(yīng)下最優(yōu)試驗(yàn)組合和不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)試驗(yàn)的影響程度。(6)基于Java語言下隨機(jī)組合的篩選,進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析計(jì)算,得出最優(yōu)試驗(yàn)組合與正交試驗(yàn)下的最優(yōu)組合對(duì)比。(7)統(tǒng)籌考慮上下部設(shè)計(jì)參數(shù),進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析,得出正交試驗(yàn)下的最優(yōu)試驗(yàn)組合和不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)地震響應(yīng)的影響,與僅考慮下部設(shè)計(jì)參數(shù)下的最優(yōu)組合進(jìn)行對(duì)比。
【圖文】：

圖 1.1 挪威 Stolma 橋隨著我國綜合國力的提升和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，自 20 世紀(jì) 90 年代以來，大跨徑凝土連續(xù)梁橋與連續(xù)剛構(gòu)橋得到了飛速的發(fā)展。大跨 PC 連續(xù)梁橋具有以下優(yōu)點(diǎn):①變小；②結(jié)構(gòu)受力特性好；③伸縮縫較少，造型簡潔美觀；④后期養(yǎng)護(hù)簡單；⑤結(jié)構(gòu)剛度大抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其中，預(yù)應(yīng)力 PC 梁橋的主要斷面形式是箱形截面。采用預(yù)應(yīng)力混土連續(xù)剛構(gòu)橋，可使橋梁的跨越能力大大增加，在大跨徑連續(xù)梁橋的比選方案中，連續(xù)構(gòu)橋往往成為最佳的橋型方案，到目前為止，我國跨徑在 180m 以上的梁橋中，全都采了連續(xù)剛構(gòu)，由此可知，連續(xù)剛構(gòu)橋有著舉足輕重的地位。國內(nèi)建成的具有代表性的連剛構(gòu)橋如表 1.1.2 所示。表 1.1.2 國內(nèi)部分大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋（主跨≥160m）橋名 建成年份 跨徑（m） 邊跨與主跨比 截面型式黃石長江大橋 1995 162.5+3x245+162.5 0.663 單箱室虎門大橋輔航道板 1997 150+270+150 0.556 單箱室重慶嘉陵江大橋 1997 140+240+140 0.583 單箱室

圖 1.2 石板坡長江大橋連續(xù)剛構(gòu)橋相比連續(xù)梁橋主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）從受力角度來看，由于連續(xù)剛構(gòu)橋的墩梁固結(jié)，而連續(xù)梁橋墩梁采用支座形連接，墩梁固結(jié)可以明顯抵消零號(hào)塊墩頂?shù)呢?fù)彎矩。（2）從抗震的角度來看，基于連續(xù)剛構(gòu)橋墩梁固結(jié)的形式，橋墩在地震力的作用可以承載一部分水平力，不用像連續(xù)梁設(shè)置支座。（3）從形體角度來看，連續(xù)剛構(gòu)整個(gè)外形相對(duì)于連續(xù)梁橋來看更加美觀、協(xié)調(diào)。（4）從施工角度來看，，連續(xù)剛構(gòu)橋采用懸臂施工法，無需像連續(xù)梁橋在施工過程需要臨時(shí)固結(jié)墩梁。（5）從行車舒適的角度看，由于連續(xù)剛構(gòu)只在橋臺(tái)處設(shè)置伸縮縫，減少了伸縮縫數(shù)量，行車更為舒適平順。上述列舉了 5 個(gè)連續(xù)剛構(gòu)相較連續(xù)梁橋的優(yōu)點(diǎn)外，連續(xù)剛構(gòu)還有更加顯著的優(yōu)點(diǎn)—價(jià)適中，相同跨徑的情形下，連續(xù)剛構(gòu)的造價(jià)比懸索橋、斜拉橋都要低。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U448.23

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2595032