斜靠式拱桥合理成桥索力及施工阶段索力的确定

论文摘要

斜靠式拱桥受力及构造复杂、空间效应明显,如何确定斜靠式拱桥的合理成桥索力和施工索力,使得结构受力合理,是斜靠式拱桥设计和施工中的关键问题之一。本文以设计中的湖南某斜靠拱桥为工程背景,系统研究此类斜靠式拱桥的合理成桥索力的分析方法,以及施工阶段索力分析方法。论文的主要研究工作及取得的成果包括：1.根据斜靠式拱桥存在斜吊索和空间受力强的特点,提出了基于能量法原理,借助影响矩阵工具,同时使面内和面外弯曲应变能最小为目标函数,采用有约束优化的方法,确定斜靠式拱桥的合理成桥索力。结果表明,基于面内面外最小弯曲应变能最小的方法,能在优化面内受力情况的同时兼顾面外的受力情况,能够使能量在各个构件之间得到较好的分配。2.以湖南某斜靠拱桥为工程背景,基于本文提出的以面内面外弯曲应变能最小为目标函数,采用无约束和有约束两种优化方法,对该斜靠式拱桥的合理成桥索力进行计算,并与刚性支承连续梁法、刚性吊杆法和最小弯曲应变能法结果进行比较分析,验证了所提方法的适用性。3.针对正装迭代法确定施工索力时,每次迭代都需要修正系统的影响矩阵,提出了用脱架系数以及有支架影响矩阵和无支架影响矩阵来修正系统影响矩阵的方法,省去了大量提取影响矩阵数值的工作量,可以大大提高计算效率。计算结果表明,在正装迭代索力修正的运算中,对主索和斜索分块运算求解修正值,修正效率较高,收敛速度较快。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 斜靠式拱桥概述
• 1.1.1 拱桥概述
• 1.1.2 异型拱桥概述
• 1.2 斜靠式拱桥
• 1.3 湖南某斜靠拱桥
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 斜靠拱桥合理成桥索力的确定
• 2.1 概述
• 2.2 确定拱桥合理成桥索力的一般方法
• 2.2.1 指定受力或者位移状态的索力优化方法
• 2.2.2 无约束索力优化方法
• 2.2.3 有约束索力优化方法
• 2.3 斜靠式梁拱组合体系合理成桥索力优化方法
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 无约束索力优化分析
• 2.3.3 有约束索力优化分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 斜靠式拱桥合理成桥索力计算分析
• 3.1 湖南某市斜靠拱桥与有限元模型
• 3.1.1 湖南某市斜靠拱桥
• 3.1.2 有限元模型
• 3.2 湖南某市斜靠拱桥合理成桥索力分析
• 3.2.1 无约束优化确定斜靠拱桥合理成桥索力
• 3.2.2 有约束优化确定斜靠拱桥合理成桥索力
• 3.3 斜靠式拱桥合理成桥状态优化结果比较分析
• 3.3.1 成桥索力
• 3.3.2 主拱面内弯矩
• 3.3.3 主梁面内弯矩
• 3.3.4 主拱面外弯矩
• 3.3.5 主梁面外弯矩
• 3.4 本章小结
• 第四章 斜靠式拱桥施工索力确定
• 4.1 概述
• 4.1.1 拱桥一般施工方法概述
• 4.1.2 湖南某斜靠式拱桥施工方法确定
• 4.2 确定拱桥施工阶段索力的一般方法
• 4.2.1 倒拆法
• 4.2.2 正装-倒拆迭代法
• 4.2.3 正装迭代法
• 4.2.4 无应力状态法
• 4.3 斜靠式拱桥施工索力的确定方法
• 4.3.1 概述
• 4.3.2 方法原理
• 4.4 湖南某斜靠拱桥施工索力确定
• 4.4.1 施工阶段的建立
• 4.4.2 数据准备
• 4.4.3 施工阶段索力优化分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果