本文關鍵詞：矮塔斜拉橋合理成橋狀態(tài)下索力優(yōu)化方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著橋梁設計分析技術的發(fā)展,橋梁的組合形式越來越豐富。矮塔斜拉橋就是一種新型的索梁組合體系,是一種介于連續(xù)梁橋和斜拉橋之間的橋型。作為一種過渡性的橋型,它既保留了連續(xù)梁橋的預應力鋼束,還保留了斜拉橋的斜拉索。由于矮塔斜拉橋特殊的結構性能和良好的經濟效益,為各國廣泛接受。然而對于該橋型的研究還不太完善,因此如何更加深入具體地認知該橋型依然顯得很有必要。與斜拉橋類似,矮塔斜拉橋的設計也是從合理成橋狀態(tài)開始的,因此如何確定合理成橋狀態(tài)將是橋梁設計的關鍵一步。矮塔斜拉橋結構形式雖與斜拉橋相似,但其受力的特殊性使得合理成橋狀態(tài)的確定,只能借鑒而非照搬斜拉橋的確定方法。矮塔斜拉橋中索力和預應力配置對于成橋狀態(tài)的影響都不容忽視,相關文獻中有對索力和預應力同時優(yōu)化的研究,但是對于預應力的處理方式有所欠缺,同時有關預應力和索力作用的內在聯(lián)系卻鮮有關注。本文就如何同時考慮預應力和索力同時優(yōu)化的問題進行了做了如下工作。本文綜述了矮塔斜拉橋的發(fā)展歷程,對比了矮塔斜拉橋與連續(xù)梁橋和斜拉橋在結構及力學方面的區(qū)別。總結合理成橋狀態(tài)的確定方法,并對各個方法做出評價,為本文方法的提出提供理論借鑒。從橋型實際的受力和構造方面作分析,確定了橋型為“矮塔斜拉橋”的合理性,并對矮塔斜拉橋的界定參數(shù)進行了詳細的介紹。介紹了常用的幾種索力優(yōu)化的方法,并確定以影響矩陣的方式優(yōu)化問題進行處理。本文比較明確地分析了矮塔斜拉橋成橋索力優(yōu)化的特殊性,并首次提出將預應力進行離散處理的方式,來共同考慮索力和預應力的優(yōu)化問題。在總結之前研究的基礎上,提出了補償法進行索力優(yōu)化的方法并詳細敘述了方法的實施過程。通過建立補償矩陣,從作用效果角度闡述了預應力和索力的內在聯(lián)系。最后以龍井河特大橋作為工程背景對補償法進行了檢驗,結果表明優(yōu)化后的索力較設計索力降低了27.4%,驗證了方法的可行性,本文中所做的工作可以為相關設計提供一定的參考。
【關鍵詞】：矮塔斜拉橋 合理成橋狀態(tài) 索力優(yōu)化 預應力 影響矩陣 線性規(guī)劃
【學位授予單位】：北京建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U448.27
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 引言9
• 1.2 矮塔斜拉橋的起源和發(fā)展9-16
• 1.2.1 矮塔斜拉橋的起源9-11
• 1.2.2 矮塔斜拉橋的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 國內外已建成矮塔斜拉橋匯編14-16
• 1.3 矮塔斜拉橋的結構和力學特點16-18
• 1.3.1 構造特點16-17
• 1.3.2 力學特點17-18
• 1.4 矮塔斜拉橋合理成橋狀態(tài)及確定原則18-20
• 1.4.1 橋梁合理設計狀態(tài)18-19
• 1.4.2 橋梁合理成橋狀態(tài)19
• 1.4.3 確定合理成橋狀態(tài)的一般原則19-20
• 1.5 確定合理成橋狀態(tài)的研究現(xiàn)狀及存在的問題20-21
• 1.6 本文的研究內容和章節(jié)的分布21-23
• 第2章 矮塔斜拉橋的簡單界定23-30
• 2.1 矮塔斜拉橋的稱謂23-24
• 2.2 矮塔斜拉橋的界定24-28
• 2.2.1 索塔高度24
• 2.2.2 斜拉索應力幅24-25
• 2.2.3 索梁剛度比25-26
• 2.2.4 斜拉索索力度26-27
• 2.2.5 矮塔斜拉橋特征參數(shù)27-28
• 2.2.6 索梁荷載比28
• 2.3 界定參數(shù)評價28-29
• 2.4 本章小結29-30
• 第3章 確定合理成橋狀態(tài)的相關理論30-41
• 3.1 索力優(yōu)化的力學基礎30-32
• 3.2 確定合理成橋狀態(tài)的常規(guī)方法32-38
• 3.2.1 剛性支承連續(xù)梁法32-33
• 3.2.2 力平衡法33-35
• 3.2.3 彎曲能量最小法35-37
• 3.2.4 應力平衡法37-38
• 3.3 確定合理成橋狀態(tài)方法評價38
• 3.4 影響矩陣的思想38-39
• 3.5 拉索幾何非線性的影響39-40
• 3.6 本章小結40-41
• 第4章 基于補償法的索力和預應力綜合優(yōu)化41-63
• 4.1 矮塔斜拉橋索力優(yōu)化的特殊性41-43
• 4.2 補償法的提出43-45
• 4.2.1 補償法的概念43
• 4.2.2 補償法的提出依據43-44
• 4.2.3 補償法的力學基礎44-45
• 4.3 補償法的基本思想和具體的操作過程45-52
• 4.3.1 預應力補償法的基本思想45-47
• 4.3.2 補償法具體的實施過程47-52
• 4.4 常用的優(yōu)化算法相關理論52-56
• 4.4.1 最小二乘法原理53
• 4.4.2 線性規(guī)劃原理53-55
• 4.4.3 MATLAB求解線性規(guī)劃問題55-56
• 4.5 關于AX=Y的反饋迭代56-62
• 4.6 本章小結62-63
• 第5章 矮塔斜拉橋實橋索力優(yōu)化計算63-80
• 5.1 工程背景63-66
• 5.1.1 工程概況63
• 5.1.2 設計標準及規(guī)范63-66
• 5.1.3 主要材料66
• 5.2 結構建模及優(yōu)化過程66-74
• 5.2.1 有限元模型的建立66-67
• 5.2.2 結構優(yōu)化規(guī)模67
• 5.2.3 優(yōu)化求解過程67-72
• 5.2.4 計算結果及分析72-74
• 5.3 力學性能影響74-79
• 5.3.1 靜力性能方面74-77
• 5.3.2 動力性能方面77-79
• 5.4 本章小結79-80
• 結論與展望80-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-86
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及參加的科研項目86

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本文編號：484845