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《长安大学》 2011年
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矮塔斜拉桥最优塔跨比的分析与研究

闫晨  
【摘要】:矮塔斜拉桥是在常规斜拉桥的基础上发展起来的一种新的桥梁结构形式。其结构特性介于连续梁桥与常规斜拉桥之间,具有刚柔相济的特点。矮塔斜拉桥主要通过主梁受弯承受竖向荷载,斜拉索的竖向分力承担剩余的竖向荷载。同时,斜拉索的水平分力像体外预应力一样对主梁起加劲作用,从而达到改善主梁受力性能的目的。相比其他桥型而言,国内修建的矮塔斜拉桥数量较少,对其结构特性的研究还存在一定不足。论文收集、总结和分析了国内外有关矮塔斜拉桥的研究资料,用影响矩阵法对索力进行了优化,研究了塔高变化对主梁、拉索等各个方面的影响,选取了优化函数并对最优塔跨比做了有益的探讨。 首先,文章阐述了国内外矮塔斜拉桥的发展现状和研究情况。矮塔斜拉桥是一种新颖桥型,具有优越的结构性能和良好的经济指标,近些年来在国内外发展势头迅猛。但矮塔斜拉桥的施工经验及研究工作还不足,对其结构特性还需做进一步的研究。 其次,介绍了矮塔斜拉桥的总体设计,如跨径布置、主梁截面形式、拉索布置形式及主塔布置等。并回顾了矮塔斜拉桥静力分析理论,如有限元法、活载内力计算和几何非线性等。 另外,阐述并比较了各种索力优化理论,并用MADIS/Civil建立实桥模型,借助MATLAB软件的强大计算能力,采用影响矩阵法对实桥索力进行了优化。将优化后的索力值代入模型,并对主梁的弯矩、应力、位移及索力等进行全面分析。 最后,拟定几组合理的塔高,分别利用影响矩阵法进行索力优化,详细分析了塔高变化对主梁及索力的影响,并利用MATLAB软件中的曲线拟合工具箱对塔梁弯曲应变能、墩顶主梁弯矩、拉索用索量等进行了拟合。综合考虑塔梁弯曲应变能、墩顶主梁弯矩、位移、应力和拉索用索量,建立合理的目标函数并求解,得出最优塔跨比,使得主梁和拉索受力相对合理。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U448.27

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