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异型钢管混凝土拱桥吊杆力优化分析研究

张世冀  
【摘要】: 钢管混凝土拱桥近年来在我国应用发展很快,现在已经挤身到大跨径桥梁的建设行列,向大跨五百米以上冲击,从跨河、跨江进入了跨海的桥梁建设方案中。本文作者在深入学习了前人拱梁组合体系变形协调机制的基础上,编制APDL(ANSYS的二次开发)语言程序,利用有限元软件ANSYS的优化分析功能,给出了一种确定梁拱组合体系桥梁最优吊杆张拉力的实用计算方法,并推导出了吊杆力与拱内截面内力的关系式。 1.梁拱组合体系的实用计算 阐述了前人拱梁组合体系变形协调机制的理论:根据吊杆力大小相等的假定,并将吊杆力假定为膜张力,将梁拱组合体系分解成梁拱组合体和吊杆两种构件,由变形协调方程,通过结构力学方法求解出了均布荷载作用下梁拱组合体系的吊杆均布膜张力以及跨中拱肋、主梁挠度的简化公式。同时也可以从动态变形协调角度得出了同样的计算公式。 2.吊杆张拉力的确定(优化) 根据实用计算中的假定,对桥的横向和纵向进行了分析,得出了优化计算中几个有用的结论,提出了一种借助于大型通用有限元软件ANSYS的优化算法的、能确保受力和线型状态合理的、方便处理各种非线性因素影响的成桥合理设计状态索力(吊杆力)确定方法。这种方法简单可行,能建立设计变量(成桥吊杆力力)与合理设计状态指标优化目标的直接、正向联系。 3.吊杆力的相对大小关系与吊杆力和拱截面内力的关系式 将研究对象简化为平面结构,利用本文方法再次计算出了吊杆力,分析了吊杆力的相对大小关系;从受力分析的角度给出了吊杆力与拱内力关系式,给出了吊杆力大小相等假设的初步理论依据。


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