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梁拱组合体系桥梁静力特性及结构优化分析

吴念  
【摘要】: 梁拱组合体系桥梁因外形优美、结构受力合理、可选择的施工方式多等优点,成为应用越来越广泛的一种桥梁结构形式。目前,尽管对梁拱组合体系桥梁已经有了一些研究成果,但是对梁拱组合体系桥梁结构优化方面的研究却并不多。本文以庄河市干沟大桥为例,介绍了梁拱组合体系桥梁的静力特性及结构优化设计。具体研究内容如下: (1)以庄河市干沟大桥为例,介绍了下承式、单支撑面系杆拱桥的设计过程,以及成桥状态钢管拱肋的局部受力情况等。通过这些分析发现,结构的受力满足规范的要求,拱顶部分截面采用空间梁单元和壳单元模拟计算的结果相差较小,拱肋顶底板和腹板的受力较均匀,加劲梁的受力相对较小。 (2)介绍了桥梁结构的优化设计理论,通过对梁拱组合体系桥梁的设计参数(矢跨比、拱梁刚度比、端部实体段压重等)的比较分析,总结了以上这些设计参数对整个结构受力的影响情况。 (3)采用基于最小偏心率的悬链线拱轴线优化方法和用三次样条插值函数确定合理拱轴线的方法对庄河市干沟大桥的拱轴线进行了优化,并对优化前后结构在各种荷载作用下的受力情况进行了比较分析。通过这些分析发现,在恒载作用下,结构的最优拱轴线形是三次样条曲线,但样条曲线计算复杂,且对比二次抛物线,样条曲线对结构的受力改善并不是很大,因此,原设计采用二次抛物线作为拱轴线是合理的。


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