高速铁路尼尔森体系系杆拱桥设计参数分析及调索研究

论文摘要

以京沪高速铁路上一座尼尔森体系系杆拱桥为研究对象,对结构体系设计参数与后期徐变变形进行了详细分析,并编制了拱桥成桥调索程序。主要工作如下:(1)详细研究了吊杆布置形式,拱肋内倾角等设计参数对结构受力特性的影响,得出了合理的吊杆布置形式与拱肋内倾角度。(2)探讨了拱肋内倾角度、吊杆布置形式等参数对结构自振频率的影响,给出了动力性能相对较优的结构方案。(3)对比现行中国公路与铁路规范有关徐变计算的不同,分析了不同影响参数对结构后期徐变变形的影响,得出在成桥后30天加载二期恒载加载以及延长洒水养生时间,可以有效减小后期徐变变形;在成桥后30天加载二期恒载加载以及延长洒水养生时间,对主梁应变、吊杆索力以及系杆索力影响很小,大部分影响值在2%以下。(3)通过研究拱桥吊杆索力调整的理论,推导了基于影响矩阵法的索力优化方程,并将优化方程转化为求一个线性约束的最小二乘问题。利用VB.NET与Matlab混合编程,并结合EXCEL表格实现数据的输入输出,编制出下承式系杆拱桥的调索程序。通过算例计算,验证了程序的可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外高速铁路发展概况
• 1.1.1 国外高速铁路的发展
• 1.1.2 我国高速铁路的发展
• 1.2 高速铁路桥梁技术特点
• 1.3 拱梁组合体系的特点及现状
• 1.4 系杆拱桥的特点以及现状
• 1.5 论文研究目的和意义
• 1.6 论文主要研究内容
• 第二章 尼尔森体系系杆拱桥施工过程中的计算分析
• 2.1 工程背景
• 2.2 系杆拱桥施工过程要点
• 2.2 考虑施工过程的有限元分析
• 2.2.1 数值模型的建立
• 2.2.2 计算数据与实测数据的对比
• 2.3 挂篮计算分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 结构的静力行为影响参数分析
• 3.1 不同吊杆形式对结构的静力行为影响的分析
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 不同吊杆布置下拱肋内力与位移影响线分析
• 3.1.3 不同吊杆布置下系梁内力与位移影响线分析
• 3.1.4 不同吊杆布置下吊杆应力影响线分析
• 3.2 不同拱肋内倾角对结构的静力行为影响的分析
• 3.2.1 不同拱肋内倾角下拱肋内力与位移影响线分析
• 3.2.2 不同拱肋内倾角下系梁内力与位移影响线分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 结构的动力行为影响参数分析
• 4.1 动力分析的有限元理论
• 4.1.1 动力方程
• 4.1.2 质量矩阵
• 4.1.3 阻尼矩阵
• 4.1.4 动力特性的求解方法
• 4.2 动力分析有限元模型的建立
• 4.3 吊杆布置形式对结构动力特性的影响
• 4.4 拱肋内倾角对结构动力特性的影响
• 4.5 横撑布置形式对结构动力特性的影响
• 4.6 拱肋偏差对结构动力特性的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 尼尔森体系拱桥徐变变形影响因素分析
• 5.1 引言
• 5.2 徐变的机理与计算理论
• 5.2.1 徐变的机理
• 5.2.2 徐变的计算理论
• 5.3 现行铁路规范与公路规范的计算方法
• 5.3.1 现行铁路规范徐变系数的计算方法
• 5.3.2 现行公路规范徐变系数的计算方法
• 5.4 徐变系数的影响分析
• 5.4.1 不同规范的徐变系数终极值
• 5.4.2 加载龄期对徐变系数的影响
• 5.4.3 环境相对湿度对徐变系数的影响
• 5.4.4 构件理论厚度对徐变系数的影响
• 5.5 尼尔森体系系杆拱桥的徐变变形应用研究
• 5.5.1 二期恒载加载时间对主梁的影响
• 5.5.2 相对湿度对主梁的影响
• 5.6 本章小结
• 第六章 尼尔森体系系杆拱桥调索研究
• 6.1 引言
• 6.2 索力调整计算方法
• 6.2.1 计算方法简介
• 6.2.2 影响矩阵法
• 6.3 调索模型的建立
• 6.3.1 影响矩阵的建立
• 6.3.2 其他向量的建立
• 6.3.3 方程约束条件的建立
• 6.4 调索数学模型的建立
• 6.5 开发工具及设计语言介绍
• 6.5.1 VB.NET 的简介
• 6.5.2 Matlab 介绍
• 6.5.3 使用 Matlab 求解约束最小二乘问题
• 6.6 调索程序的编制
• 6.7 算例
• 6.8 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录