预应力混凝土斜拉桥合理索力优化研究

论文摘要

斜拉桥合理成桥状态的确定是斜拉桥设计中的关键问题,而斜拉桥的设计也往往是从确定成桥状态开始的。关于确定预应力混凝土斜拉桥的成桥状态的几种方法各有自己的优缺点,本文在分析总结前人研究成果的基础上,提出了采用综合最小弯曲能量法和应力平衡法来确定斜拉桥的合理成桥状态。最小弯曲能量法以结构的弯曲应变能为目标函数,通过求出最小弯曲能量来求得合理索力。本文采用不同参数对最小弯曲能量法确定成桥状态做了分析比较,提出了较为合理的参数来进行分析。运用该方法得到的索力比较均匀,但在求解过程中,人为增大了塔、梁、索的截面积,无法计入预应力的影响,而且忽略了拉索引起的势能,得出的索力在尾索区存在着不合理值。使用该方法只能确定由恒载引起的索力,无法计入活载的影响。应力平衡法以主梁弯矩合理为目标,通过主梁上下缘应力平衡来求得拉索索力。使用该方法,能同时考虑恒载和活载的影响,但同样存在着尾部密索区,某些索力不合理的现象。该综合方法以最小弯曲能量法确定的状态为初始状态,它是进行调索的基础,然后根据主梁弯矩合理来进行调索,进而得出合理索力。该方法能充分利用两种方法的优势所在,起到优势互补的作用,得到的索力也比分别使用两种方法更合理。本文采用某预应力混凝土斜拉桥为工程实例综合运用最小弯曲能量法和应力平衡法建立了恒载索力优化模型,进行索力优化并取得了良好的效果。最后分析了拉索垂度影响对本文中工程实例计算分析的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 斜拉桥概述
• 1.1.1 斜拉桥的结构特点
• 1.1.2 预应力混凝土斜拉桥的结构特点
• 1.2 国内外斜拉桥发展概述及存在问题
• 1.2.1 国内外斜拉桥发展概述
• 1.2.2 斜拉桥发展的趋势
• 1.2.3 中国预应力混凝土斜拉桥的发展
• 1.3 本文研究的现实意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 斜拉桥结构分析基本理论
• 2.1 斜拉桥的静力分析
• 2.1.1 斜拉桥的静力分析
• 2.1.2 斜拉桥的静力稳定分析
• 2.1.3 斜拉桥的局部分析
• 2.1.4 混凝土收缩徐变
• 2.1.5 温度的影响
• 2.2 斜拉桥的动力分析
• 2.3 斜拉桥合理成桥状态的确定方法
• 2.4 小结
• 第三章 斜拉桥合理成桥恒载索力的确定方法
• 3.1 应力平衡法和最小弯曲能量的综合方法
• 3.1.1 应力平衡法
• 3.1.2 最小弯曲能量法
• 3.1.3 应力平衡法和最小弯曲能量的综合方法
• 3.2 工程算例概况
• 3.3 合理成桥状态的实现
• 3.3.1 模型的建立
• 3.3.2 不计预应力，采用最小弯曲能量法初定成桥状态
• 3.3.3 调匀索力并计算主梁在活载作用下的弯矩包络图
• 3.3.4 主梁恒载弯矩调整
• 3.4 采用零位移法进行索力分析
• 3.5 小结
• 第四章 斜拉桥几何非线性的影响
• 4.1 斜拉桥几何非线性分析理论
• 4.2 拉索垂度效应的影响
• 4.2.1 等效弹性模量法
• 4.2.2 多段杆单元法
• 4.2.3 算例分析
• 4.3 小结
• 结论与展望
• 研究结论
• 研究展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢