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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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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

作者：庞浩然长安大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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

多跨PC刚构—连续梁组合体系桥梁施工监控研究

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多跨PC刚构—连续梁组合体系桥梁施工监控研究

作者：贾润中长安大学

学位级别：硕士

PC刚构-连续梁组合体系桥梁综合了连续刚构桥和连续梁桥的优点，在力学性能、使用功能和地形适应性方面具有一定的优越性。为确保其施工全过程的安全及成桥线形和内力满足设计要求，必须对其施工全过程进行适当的监测和控制。因此，开... 详细信息

PC刚构-连续梁组合体系桥梁综合了连续刚构桥和连续梁桥的优点，在力学性能、使用功能和地形适应性方面具有一定的优越性。为确保其施工全过程的安全及成桥线形和内力满足设计要求，必须对其施工全过程进行适当的监测和控制。因此，开展PC刚构-连续梁组合体系桥梁的施工监控具有重要的工程应用价值。本文以某特大桥为工程实例，开展PC刚构-连续梁组合体系桥梁的施工全过程监控研究，研究的主要内容有：（1）运用两种不同的有限元软件建立了某特大桥的有限元计算模型，并结合桥梁的实际材料特性和边界条件修正了计算模型，为后续施工全过程分析和施工监控工作奠定了基础;根据大桥的实际施工过程，进行了施工全过程的有限元分析，计算结果为制定该桥梁的施工监控方案和预拱度设置提供理论依据。（2）详细介绍施工监控系统建立的原则与依据，根据刚构-连续梁组合体系桥梁的特点制定了某特大桥施工监控系统的主要内容，并详细分析其施工监控的实施细则问题，对大桥的施工质量和施工安全做出了详细的要求。（3）对比分析实测数据和理论数据，运用反演分析进行参数识别，进而修正有限元模型使其与实际施工的桥梁结构相吻合;结合实测数据和理论数据的分析了解已施工梁段的状况，运用自适应控制法指导后续梁段的标高和应力控制，最终确保某特大桥施工全过程的安全、成桥线形和内力状态满足设计要求。

关键词：桥梁工程组合体系桥梁连续刚构桥连续梁桥施工全过程分析模型修正监测与控制

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组合体系桥梁的结构静载试验研究

四川建筑 2006年第5期26卷 98-99页

作者：田志勇西南交通大学土木工程学院四川成都610031

采用等效荷载试验模拟组合体系桥梁在最不利荷载作用下的工作状态,验证设计理论、计算方法及桥跨结构设计的合理性,评价桥跨结构在设计使用荷载下的工作性能,预测桥梁运营的状况,为桥梁维修、管理提供技术依据。

关键词：荷载试验组合体系桥梁应力位移

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静载试验在组合体系桥梁中的应用研究

管理观察 2009年第5期 217-218页

作者：彭湘莲

采用等效荷载试验模拟组合体系桥梁在最不利荷载作用下的工作状态，验证设计理论、计算方法及桥跨结构设计的合理性，评价桥跨结构在设计使用荷载下的工作性能，预测桥梁运营的状况，为桥梁维修、管理提供技术依据。

关键词：菏载试验组合体系桥梁应力位移

自锚式悬索与上承式拱组合体系桥梁力学特性分析

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铁道勘测与设计 2013年第1期 37-41页

作者：李光凤中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁处

自锚式悬索与上承式拱的组合体系桥梁结构新颖、造型美观，是一种新型的组合结构桥式方案。以某座主跨406m的组合体系方案为工程背景，提出了组合体系桥梁合理成桥状态的分析方法；根据悬索和拱的挠度理论，对活载作用下的面内稳定性进... 详细信息

自锚式悬索与上承式拱的组合体系桥梁结构新颖、造型美观，是一种新型的组合结构桥式方案。以某座主跨406m的组合体系方案为工程背景，提出了组合体系桥梁合理成桥状态的分析方法；根据悬索和拱的挠度理论，对活载作用下的面内稳定性进行了分析；结合非线性有限元方法对活载作用与传递机理，以及整体温度作用对结构的影响进行了讨论。

关键词：组合体系桥梁合理成桥状态面内稳定性活载传递机理温度作用

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拱——桁梁组合体系侧倾稳定分析有限元法

同济大学学报 1983年第1期 1-14页

作者：李国豪石洞黄东洲

本文提出了拱——桁梁组合体系桥梁的侧倾稳定分析方法.整个结构除拱门架部分划分为子结构单元外,其它均划分为连续体组合单元.作者演引了几何刚度矩阵及子结构单元与连续体单元间的变换矩阵。并编制了程序,对正在建造的一座长江大桥进... 详细信息

本文提出了拱——桁梁组合体系桥梁的侧倾稳定分析方法.整个结构除拱门架部分划分为子结构单元外,其它均划分为连续体组合单元.作者演引了几何刚度矩阵及子结构单元与连续体单元间的变换矩阵。并编制了程序,对正在建造的一座长江大桥进行了稳定计算.计算结果表明结构有足够的侧倾安全度.此外,对该桥型做了侧倾稳定模型实验,试验结果证明本方法有良好的精确度.

关键词：侧倾稳定组合体系桁梁空间杆单元横撑组合体系桥梁

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刚性吊杆拱桥主要受力构件冲击效应差异性

厦门大学学报（自然科学版） 2022年第4期61卷 600-607页

作者：雷家艳崔怡观周志成王子豪厦门大学建筑与土木工程学院福建厦门361005 中铁一局集团有限公司广州分公司广东广州511400

拱梁组合体系桥梁以主梁、吊杆和拱肋构成上部结构,为分析此类桥梁各主要受力构件的冲击效应差异性,对复杂桥梁的结构设计及承载能力评估提供冲击效应分析的方法参考,依托厦门天圆大桥,建立精细三维车桥耦合振动体系的分离迭代法,开展... 详细信息

拱梁组合体系桥梁以主梁、吊杆和拱肋构成上部结构,为分析此类桥梁各主要受力构件的冲击效应差异性,对复杂桥梁的结构设计及承载能力评估提供冲击效应分析的方法参考,依托厦门天圆大桥,建立精细三维车桥耦合振动体系的分离迭代法,开展拱梁组合体系主梁、拱肋、刚性吊杆构件的冲击效应数值计算,分析行车速度、路面不平度、不同车辆模型、车辆行驶的车道位置等因素对各主要构件冲击系数的影响,并利用结构实测应变数据计算实测冲击系数,验证数值计算结果的可靠性.研究表明,拱梁组合体系桥梁3种主要受力构件的冲击效应存在显著的差异性,且比按照规范依据桥梁基频计算的冲击系数大;拱桥刚性吊杆尤其是短吊杆冲击效应较大,在桥梁运营及维护中应重视其动力问题引起的结构安全问题.

关键词：冲击效应组合体系桥梁拱桥三维车桥耦合振动动力测试

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梁拱组合桥和矮塔斜拉桥受力特性研究

梁拱组合桥和矮塔斜拉桥受力特性研究

作者：冯倩浙江大学

学位级别：硕士

组合桥型在结构上有一个共同的特点,都是以受弯为主的梁、受压为主的拱和塔、只受拉的缆索或吊杆等构件组合而成,这就是所谓的组合体系。因为主梁承担的荷载的一部分通过吊杆或缆索等传递给了其他的受力构件,因此这样的设计往往都在一... 详细信息

组合桥型在结构上有一个共同的特点,都是以受弯为主的梁、受压为主的拱和塔、只受拉的缆索或吊杆等构件组合而成,这就是所谓的组合体系。因为主梁承担的荷载的一部分通过吊杆或缆索等传递给了其他的受力构件,因此这样的设计往往都在一定程度上减小了主梁的负荷,大大提高了结构的安全性。但同时由于组合体系桥梁组成构件多且各构件受力功能各不相同,所以给这类桥型的力学分析和设计带来了一定的困难。对设计者来说,各构件刚度大小的取值也是一个不可忽略的问题。本文利用能量原理中的最小势能原理,通过里兹法来求解各构件的变形曲线和荷载分担比例,并对公式进行分析,以此获得对此类桥型比较全面、总体的认识。里兹法作为能量解法的一种近似解法,它的基本思路是把原来无限自由度的问题近似地按有限自由度的问题来处理。本文利用基于最小势能原理的里兹法,首先引入若干基本假定,根据有限元的分析结果,提出与组合体系构件的变形曲线较为符合的位移假设,并引入待求参数。再将位移函数代入势能泛函公式。由此求出在某特定荷载作用下,带未知参数的组合体系的总势能。将问题归结为求势能泛函的极值问题。然后按多元函数求极值的作法,得到含位移假设中的待求参数的方程。解方程后求得各个参数的表达式。即得到了原问题可取函数的近似解,也得到了原泛函的近似值。最后通过位移协调条件可以求得各构件之间的协作关系和荷载分担比。本文仅对下承式梁拱组合桥和矮塔斜拉桥两种组合体系桥梁进行了研究。主要内容为分析了下承式单跨梁拱组合桥在均布荷载作用下的拱肋荷载分担比、拱肋跨中挠度、主梁跨中挠度的计算公式。采用有限元分析对公式进行了验算、误差分析和公式修正,并分析了几个重要的结构参数对拱肋荷载分担比的影响。对矮塔斜拉桥也做了相同的分析研究。上述推导得到的计算公式和结构参数分析,对此类组合体系桥梁初步设计具有重要参考价值。

关键词：组合体系桥梁梁拱组合桥矮塔斜拉桥荷载分担比能量原理里兹法