无背索斜拉-连续梁组合体系桥梁力学性能分析与优化研究

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1、分类号:U4410710-2015121123硕士学位论文无背索斜拉-连续梁组合体系桥梁力学性能分析与优化研究庞浩然导师姓名职称孙昊讲师申请学位类别硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2018年4月16日论文答辩日期2018年5月9日学位授予单位长安大学MechanicalPerformanceAnalysisandOptimizationofCombinationSystemBridgewithCable-StayedwithoutBackstaysandContinuousBeamADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：

2、PangHaoranSupervisor：SunHaoLecturerChang’anUniversity,Xi’an,China摘要为了满足不同功能要求，可对桥梁结构的基本体系进行组合，从而丰富创新了桥梁结构体系。无背索斜拉桥与连续梁桥的组合协作，兼顾了桥梁的景观造型和跨越能力，给城市桥梁的设计提供了新方案。目前对该类组合体系桥梁的结构力学性能分析及优化研究较少，有许多实际问题有待进一步解决。本文主要研究内容如下：（1）在总结斜拉桥、无背索斜拉桥和无背索斜拉—连续梁组合体系桥（部分斜拉桥）的发展历史、研究现状和基本力学特性的基础上，采用Midas/Civil有限元软件分别建立塔梁固结体系、连

3、续梁和刚构体系（常规无背索斜拉桥）三个空间有限元模型，对比分析无背索斜拉—连续梁组合体系（塔梁固结体系）桥梁在恒载、活载和温度荷载作用下的结构力学性能。（2）分析了既有的确定斜拉桥合理成桥状态方法的优缺点和适用范围，并对应力平衡法和影响矩阵法的原理和计算过程进行了详细的阐述。提出利用索力竖向分力与主梁恒载的比值初步确定成桥状态，采用应力平衡法确定主梁和索塔的弯矩可行域，利用影响矩阵法，借助MATLAB软件实现索力的优化。最后总结了无背索斜拉—连续梁组合体系桥梁确定合理成桥状态的具体计算步骤。（3）选取无背索斜拉—连续梁组合体系桥梁的索塔倾角、索塔塔跨比、主梁拉索间距、主梁刚度和索塔刚度等结构设

4、计参数，运用控制变量法对参数进行敏感性分析，分析不同参数对组合体系桥梁力学性能的影响规律。关键词：桥梁工程，无背索斜拉桥，连续梁桥，组合体系桥梁，力学性能，索力优化，参数分析iAbstractInordertomeetdifferentfunctionalrequirements,thebasicbridgesystemcanbecombinedtoenrichandinnovatethebridgestructuresystem.Thecombinationsystembridgeofthecable-stayedbridgewithoutbackstaysandthecontinuousb

5、eambridgecanmeettherequirementsofaestheticsandspanningcapabilities.Anditcanprovideanewsolutionforthedesignofurbanbridges.Atpresent,therearefewstudiesonmechanicalperformanceanalysisandoptimizationofcombinationsystembridge,andmanypracticalproblemsneedtobefurtherstudied.Themaincontentsofthisdissertatio

6、nareasfollows:（1）Basedonsummarizingthedevelopmenthistory,currentresearchstatusandbasicmechanicalcharacteristicsofcable-stayedbridge,cable-stayedbridgewithoutbackstaysandcombinationsystembridgewithcable-stayedwithoutbackstays-continuousbeam(patialcable-stayedbridge)werestudied.Threefiniteelementmodel

7、softowerbeamconsolidationsystem,continuousbeamandrigidframesystem(conventionalcable-stayedbridgewithoutbackstays)wereestablishedbyfiniteelementsoftwareofMidas/Civil.Thestructuralmechanicalperformanceo