部分斜拉桥的界定和概念设计研究

论文摘要

部分斜拉桥是一种介于连续梁和斜拉桥间的新型的桥梁结构,有着其独特的结构和受力特性,正受到国内外越来越多的关注。本文主要分析和讨论了部分斜拉桥的命名和界定问题,以及部分斜拉桥的概念设计问题。由于目前部分斜拉桥命名和界定问题比较混乱,本文首先讨论了该桥型的名称,认为其中文合理名称为“部分斜拉桥”,英文名称为“Partially Cable-stayed Bridge”。其次提出了索梁刚度比的概念,推导了在不同支承条件下单塔和双塔体系的索梁刚度比的公式,并对公式中的参数进行修正。通过对实桥的模拟计算,分析和比较了部分斜拉桥和常规斜拉桥的索梁刚度比和桥塔高跨比,提出了可使用索梁刚度比小于30和桥塔高跨比小于0.2来共同界定部分斜拉桥的分类方法。随后讨论索梁刚度比和结构参数的关系,以及索梁刚度比对结构内力和位移的影响。鉴于概念设计在桥梁设计中具有重要的作用,以及目前在桥梁领域中关于概念设计的研究比较少。本文对部分斜拉桥概念设计的涵义、内容、过程、基本设计概念和基本原则进行研究和探讨。通过对国内外三十几座已建的部分斜拉桥的结构参数进行统计分析,阐述了部分斜拉桥概念设计的实施过程,提出部分斜拉桥各设计参数的合理取值,并以漳州战备桥为例,讨论了结构参数的变化对结构的力学性能的影响,可作为日后设计的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 部分斜拉桥的特点
• 1.3 国内外的发展状况
• 1.3.1 国外发展状况
• 1.3.2 国内发展状况
• 1.4 部分斜拉桥存在的问题
• 1.4.1 部分斜拉桥的命名和界定
• 1.4.2 部分斜拉桥的概念设计
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 部分斜拉桥的界定和索梁刚度比研究
• 2.1 部分斜拉桥的名称
• 2.2 部分斜拉桥的索梁刚度比
• 2.2.1 塔、梁固结和塔、墩固结的支承体系
• 2.2.2 塔梁墩固结的刚构体系
• 2.3 参数修正
• 2.3.1 斜拉索弹性模量修正
• 2.3.2 变截面变刚度主梁惯性矩修正
• 2.4 已建部分斜拉桥和常规斜拉桥索梁刚度比
• 2.5 索梁刚度比与结构参数的关系
• 2.5.1 索梁刚度比与斜拉索水平倾角
• 2.5.2 索梁刚度比与斜拉索面积
• 2.5.3 索梁刚度比与主梁截面惯性矩
• 2.6 索梁刚度比对结构荷载效应的影响
• 2.7 部分斜拉桥的拉索活载应力幅
• 2.7.1 拉索活载应力幅计算方法
• 2.7.2 拉索应力幅值计算和统计
• 2.8 本章小结
• 第3章 概念设计的原理
• 3.1 概念设计的涵义
• 3.1.1 概念的涵义
• 3.1.2 概念设计的涵义
• 3.1.3 概念设计的意义
• 3.2 概念设计的过程
• 3.2.1 目标和方向的确定
• 3.2.2 概念的形成阶段
• 3.2.3 构思的物化阶段
• 3.3 概念设计的几个基本设计概念
• 3.3.1 安全概念
• 3.3.2 结构体系概念
• 3.3.3 环境概念
• 3.3.4 技术概念
• 3.3.5 动态发展概念
• 3.3.6 经济概念
• 3.4 概念设计的基本原则
• 3.5 本章小结
• 第4章 部分斜拉桥概念设计的实施
• 4.1 结构体系
• 4.1.1 三种结构体系特点
• 4.1.2 三种结构体系受力和变形比较
• 4.2 跨径
• 4.3 力学估算
• 4.3.1 结构整体刚度和荷载分配关系
• 4.3.2 拉索面积估算
• 4.4 主梁
• 4.4.1 主梁形式
• 4.4.2 主梁横截面
• 4.4.3 梁高
• 4.4.4 顶板宽度
• 4.4.5 板厚
• 4.5 拉索
• 4.5.1 拉索的布置形式
• 4.5.2 拉索间距
• 4.6 无索区长度
• 4.6.1 主跨跨中无索区
• 4.6.2 边跨无索区
• 4.6.3 塔旁无索区
• 4.7 桥塔
• 4.7.1 桥塔尺寸
• 4.7.2 桥塔型式
• 4.8 本章小结
• 第5章 部分斜拉桥结构设计参数分析
• 5.1 参数分析模型的建立
• 5.1.1 模型桥基本参数
• 5.1.2 荷载及荷载工况假定
• 5.1.3 计算内容
• 5.2 部分斜拉桥边中跨比（边跨无索区）分析
• 5.2.1 对主梁的影响
• 5.2.2 对塔和拉索的影响
• 5.3 部分斜拉桥中跨跨中无索区分析
• 5.3.1 对主梁的影响
• 5.3.2 对塔和拉索的影响
• 5.4 部分斜拉桥塔旁无索区分析
• 5.4.1 对主梁的影响
• 5.4.2 对塔和拉索的影响
• 5.5 部分斜拉桥塔高分析
• 5.5.1 对主梁的影响
• 5.5.2 对塔和拉索的影响
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢