【摘要】：隨著公路和鐵路建設(shè)逐漸向西部地區(qū)轉(zhuǎn)移,且根據(jù)其地勢起伏大的特點和山區(qū)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性原則,大跨連續(xù)剛構(gòu)橋已成為極具競爭力的橋型。而剛構(gòu)橋的設(shè)計參數(shù)關(guān)乎結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)是否合理和工程成本的高低,但在實際的工程設(shè)計中往往憑經(jīng)驗選取,故具有較大的盲目性和偶然性。又因橋梁參數(shù)與剛度直接相關(guān),進(jìn)而影響剛構(gòu)橋的穩(wěn)定性。而目前在該領(lǐng)域的研究成果又相對較少,且多采用單一變量法而未考慮參數(shù)之間的耦合效應(yīng),因此有必要對其進(jìn)行深入的研究。本文以大渡河大橋為工程背景,選取邊中跨比、主跨與根部梁高比、梁底曲線冪次和橋墩雙肢凈距為關(guān)鍵性設(shè)計參數(shù),并以混凝土用量、主梁彎曲應(yīng)變能和穩(wěn)定系數(shù)為目標(biāo)函數(shù),借助Midas/Civil有限元軟件和MATLAB程序?qū)B續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化和穩(wěn)定性分析,主要研究內(nèi)容如下:(1)概括了國內(nèi)外針對本課題的研究現(xiàn)狀,接著詳細(xì)闡述了粒子群優(yōu)化算法理論,并對兩類穩(wěn)定問題的本質(zhì)進(jìn)行了解釋。(2)將拉丁超立方抽樣和響應(yīng)面法引入到剛構(gòu)橋的優(yōu)化中以充分考慮參數(shù)的耦合效應(yīng),并通過對平面桁架最優(yōu)直徑的求解,解決了桁架結(jié)構(gòu)總重與截面應(yīng)力之間的矛盾,并驗證了優(yōu)化算法的有效性。(3)在對國內(nèi)外連續(xù)剛構(gòu)橋資料整理的基礎(chǔ)上給定了各參數(shù)的迭代范圍,并根據(jù)工程的側(cè)重點選取了綜合函數(shù)中各目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重系數(shù)。此后采用拉丁超立方抽樣建立了綜合函數(shù)與優(yōu)化參數(shù)之間的響應(yīng)面模型,并將其作為適應(yīng)值進(jìn)行粒子群優(yōu)化迭代,求出了最優(yōu)的參數(shù)組合。(4)以1/4跨、1/2跨、3/4跨和懸臂根部4處關(guān)鍵截面為對象,對比分析了優(yōu)化前后彎矩、撓度、截面應(yīng)力、重量和剪力的變化規(guī)律,得出優(yōu)化后橋梁受力性能得到較大改善,內(nèi)力分布更為均勻。(5)研究了優(yōu)化前后施工過程的穩(wěn)定性,總結(jié)出了穩(wěn)定系數(shù)的變化規(guī)律,此后引入非線性效應(yīng)對代表性施工階段進(jìn)行了非線性穩(wěn)定分析。并基于彈性模量的降低,分析了橋梁損傷對穩(wěn)定性的影響。最后,通過擬合混凝土標(biāo)號與穩(wěn)定系數(shù)的關(guān)系曲線,求出了同時滿足造價最低和穩(wěn)定性較優(yōu)的混凝土標(biāo)號。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U448.23
【圖文】：

表 1-1 國際著名連續(xù)剛構(gòu)橋橋名 國家 跨徑（m） 橋墩形式主梁形式建成Gateway 橋 澳大利亞 145+260+145 雙薄壁空心墩單箱單室1Stolma 橋 挪威 94+301+72 空心矩形墩單箱單室1Raft sundet 橋 挪威 86+202+298+125 雙薄壁空心墩單箱單室1Confederation 橋 加拿大 165+43×250+165 - - 1Varodd-2 橋 挪威 260 --1Schottwien 橋 奧地利 250 --1Doutor 橋 葡萄牙 250 --1Skye 橋 英國 250 --1“-”表示資料不詳

表 1-1 國際著名連續(xù)剛構(gòu)橋橋名 國家 跨徑（m） 橋墩形式主梁形式建成Gateway 橋 澳大利亞 145+260+145 雙薄壁空心墩單箱單室1Stolma 橋 挪威 94+301+72 空心矩形墩單箱單室1Raft sundet 橋 挪威 86+202+298+125 雙薄壁空心墩單箱單室1Confederation 橋 加拿大 165+43×250+165 - - 1Varodd-2 橋 挪威 260 --1Schottwien 橋 奧地利 250 --1Doutor 橋 葡萄牙 250 --1Skye 橋 英國 250 --1“-”表示資料不詳

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