大跨径预应力混凝土连续刚构桥设计优化

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1、第一章绪论1§1.1预应力混凝土连续刚构桥发展概况1§1.2PC连续刚构桥设计参数优化的目的和意义6§1.3主要研究内容7第二章工程结构优化基础8§2.1概述8§2.2优化分析原理与方法9§2.3本章小结13第三章PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数优化14§3.1数值分析14§3.2参数优化分析26§3.3比较分析37§3.4本章小结38第四章箱梁优化分析39§4.1箱梁截面概述39§4.2箱梁细部优化分析42§4.2箱梁高度优化分析43§4.3本章小结51第五章PC连续刚构经济分孔52§5.1既有PC连续刚构桥孔跨

2、比分析52§5.2经济分孔分析54§5.3本章小结55第六章连续刚构桥预应力优化设计56§6・1概述56§6.2预应力优化设计56§6.3算例分析62§6.4本章小结64第七章结论与讨论65§7.1主要结论65§7.2讨论65参考文献66致谢68第一章绪论§1.1预应力混凝土连续刚构桥发展概况—、概述随着国民经济及现代化交通运输事业的快速发展，大跨度桥梁日益增多。大跨径预应力连续刚构桥正适应了桥梁建设的需要。预应力混凝土连续刚构桥在体系上属于连续梁桥。连续梁桥是一种古老的结构体系，它具有变形小，结构刚度好，行车平

3、顺舒适，伸缩缝少，养护简单,抗震能力强等优点。但由于施工方法限制，50年前的连续梁跨径均在百米以下,随着悬臂、悬拼等施工方法的出现，产生了T型刚构。上个世纪60年代，跨径在100〜200m范围内，几乎都是大跨径预应力混凝土梁桥为优胜方案。早期有典型意义的桥梁便是联邦德国1953年建造的霍尔姆斯桥和1954年建造的科布伦茨（Koblenz）桥，然而这种结构由于中间带较，并对混凝土徐变、收缩变形估计不足，乂因温度等因素影响使结构在较处形成明显的折线变形状态，对行车不利，因此对行车有利的连续梁式刚构桥型出现了。在上世纪

4、60年代修建的联邦德国的木道夫桥已初步体现T型刚构与连续梁体系相结合的布置，而且T型刚构的粗大桥墩已被薄型柔性墩所代替，后续的一些著名桥例也采用了类似的结构形式。这样逐步形成了采用柔性薄墩（墩壁厚度一般为0.2〜0.3支点梁高），墩梁固结形式的连梁刚构体系。预应力混凝土连续刚构桥既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的特点，乂有T型刚构桥不设支座、施工方便的优点，且有很大的顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度，它利用高墩的柔度来适应结构由预应力混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移，能满足特大跨径桥梁的跨越及受力要求，同时在

5、一定条件下具有用料省、施工简便、养护费用低等优点。连续刚构体系另一个特点是抗震性能好，水平地震力可均摊到各个墩上来承担，而连续梁则需要设置制动墩或是采用价格较昂贵的专用抗震支座。墩梁固结又便于采用悬臂施工方法，取消了连续梁在施工转换体系时所采用的墩上临时固结措施。因此，在世界各国的桥梁建筑中，预应力连续刚构桥在近四十年间得到了较快发展，最大跨径从一百米左右发展到超过300m,成为在海湾、深谷、大江大河上建造大跨度桥梁中广泛采用的结构形式之一。连续刚构桥与连续梁的主要区别在于柔性桥墩的作用，使结构在竖向荷载作用下基

6、本上展于一种墩台无推力的结构，而上部结构具有连续梁桥一般特点。表1一1列示了国内典型T构及连续刚构桥。T型刚构、连续梁和连续刚构桥的主要优缺点对比见表1一2。国内典型T构及连续梁刚构桥表1-1序号桥名竣工年代用途结构形式最大跨全长特点1石棉桥1966公路预应力碇84126第一次釆用悬拼法施工的预应力公路桥2柳州桥1968公路预应力確T型刚构124408.2第一次釆用挂蓝悬浇的公路桥3江津仁沱桥1977公路预应力磴桁式T构72.8146国内最大跨度跨中带钱的桁式T构4台湾圆山桥1977公路预应力磴T型刚构15067

7、1国内最大带剪力饺的T构5黄陵矶桥1979公路预应力磴桁式T构90380.2国内最大跨度带挂梁的桁式T构6重庆长江大桥1980公路预应力栓T型刚构1741120我国最大跨度预应力礎T构7三江大桥1981公路预应力磴T型刚构158762.8我国承载力最大的公路T构8浊漳河桥1981铁路预应力磴斜腿刚架82171.1国内第一座预应力栓斜腿刚架桥9安康汉江大桥1982铁路钢斜腿刚架1761152国内第一座钢斜腿刚架桥10雉山漓江桥1987公路预应力栓V型刚架95263.5国内第一座采用V型桥墩11洛溪大桥1988公路预

8、应力磴连续刚构1801916国内首次釆用大吨位力筋的桥梁12沅陵大桥1991公路预应力碗连续刚构140767.2横向无粘结力筋，采用<1)3.5m大直径钻孔桩，引桥顶推釆用滑动与永久和二为一的支座体系13黄石长江大桥1995公路预应力栓连续刚构2452580国内最大连续反度预应力连续刚构14虎门大桥辅航道桥1997公路预应力碗连续刚构270为当时世界之最，预应力朿上布置彻