[博士]混凝土自錨式懸索橋設(shè)計(jì)理論研究

內(nèi)容簡介

　　[博士]混凝土自錨式懸索橋設(shè)計(jì)理論研究　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：大連理工大學(xué)　　學(xué)位年度：2003　　自錨式懸索橋作為一種特殊懸索橋橋型，在沉寂了多年之后，現(xiàn)在又重新引起工程界的興趣。它保留傳統(tǒng)的懸索橋橋型，以其優(yōu)美、錯(cuò)落有致的外形受到工程師們的青睞。但由于其本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，國內(nèi)外對其研究的資料和成果很少。本文主要的研究重點(diǎn)是自錨式懸索橋的靜力設(shè)計(jì)理論和混凝土自錨式懸索橋的經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)化。具體研究了如下內(nèi)容:　　 1.懸索橋撓度理論微分方程的精度要高于彈性理論微分方程，但其方程是非線性的，而彈性理論方程是線性的。利用廣義大位移變分原理推導(dǎo)出基于撓度理論下的基礎(chǔ)微分方程，并得出自錨式懸索橋撓度理論下的基礎(chǔ)微分方程等同于地錨式懸索橋在彈性理論下基礎(chǔ)微分方程，從而揭示出自錨式懸索橋更適合于彈性理論分析這一問題的實(shí)質(zhì)?！　? 2.對一座中等跨度的正在進(jìn)行施工中的混凝土自錨式懸索橋—撫順萬新橋進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)探索和計(jì)算分析。以一座已通車的混凝土自錨式懸索橋—大連金灣橋?yàn)槔?，分析比較混凝土自錨式懸索橋結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，研究其拱度、矢跨比變化時(shí)引起的內(nèi)力變化規(guī)律，研究混凝土收縮、徐變對內(nèi)力影響的規(guī)律以及與地錨式懸索橋的差別。對于中小跨度的自錨式懸索橋來講，除了主梁的軸力偏大以外，結(jié)構(gòu)的其余內(nèi)力與地錨式懸索橋的差別不是很大，差值在10%以內(nèi)。拱度和混凝土的收縮、徐變的影響比較明顯。與相應(yīng)的水平加勁梁和不考慮收縮、徐變影響的計(jì)算結(jié)果比較，差值均在20%以上。彈性理論適合于中小跨度的自錨式懸索橋的設(shè)計(jì)和計(jì)算?！　? 3.混凝土自錨式懸索橋材料特性、幾何尺寸的隨機(jī)性對結(jié)構(gòu)的響應(yīng)的影響是比較顯著的。本文先對自錨式混凝土懸索橋進(jìn)行確定性的幾何非線性分析，然后采用響應(yīng)面法進(jìn)行非線性隨機(jī)靜力分析。最后針對一座在建的自錨式混凝土懸索橋，計(jì)算了在豎向活載作用下材料、幾何尺寸的隨機(jī)性對主梁的結(jié)構(gòu)影響，并對各參數(shù)的影響進(jìn)行了靈敏度的分析，結(jié)果表明主梁的隨機(jī)影響最大，響應(yīng)面法是一種很有效的隨機(jī)分析方法。主成份分析法對于非線性回歸模型的主要變量的影響分析是比較有效的?！　? 4.建立了基于響應(yīng)面方法上的混凝土自錨式懸索橋材料造價(jià)函數(shù)的優(yōu)化模型。對吉林蘭旗松花江大橋的上部結(jié)構(gòu)的材料造價(jià)進(jìn)行了優(yōu)化研究，通過優(yōu)化分析可以得到相對性價(jià)比比較高的構(gòu)造尺寸。得出了混凝土自錨式懸索橋最佳的矢跨比在1/7左右。證實(shí)了目前正在施工的設(shè)計(jì)方案是可選的。

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