[博士]矮塔斜拉橋設(shè)計理論核心問題研究

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　　[博士]矮塔斜拉橋設(shè)計理論核心問題研究　　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：同濟大學(xué)　　學(xué)位年度：2005　　矮塔斜拉橋是一種組合結(jié)構(gòu)體系，其力學(xué)性能介于連續(xù)梁橋和斜拉橋之間。由于其良好的經(jīng)濟特性和美學(xué)效果，近些年在國內(nèi)外得到了快速發(fā)展。本文試圖全面深入地研究矮塔斜拉橋設(shè)計理論中存在的問題，并提出新的設(shè)計方法?！　? 1、文中首先簡述矮塔斜拉橋的起源和發(fā)展狀況，總結(jié)了發(fā)展中存在的一些主要問題。討論了該體系的中英文名稱，并指出拉索傾角和應(yīng)力變幅是矮塔斜拉橋和常規(guī)斜拉橋最根本的區(qū)別?！　? 提出了索梁活載比的概念，推導(dǎo)了不同支承條件下均布荷載作用時單塔、雙塔、多塔的矮塔斜拉橋的索梁活載比計算公式，并用有限元分析結(jié)果對公式進行了驗證。進一步研究表明，索梁活載比小于為0.5時，可界定出典型的(剛梁柔塔)矮塔斜拉橋。隨后研究了各結(jié)構(gòu)參數(shù)與索梁活載比的關(guān)系。索梁活載比包含了矮塔斜拉橋的塔、梁、索以及支承條件等的主要結(jié)構(gòu)特征，有助于概念設(shè)計階段把握結(jié)構(gòu)的總體特性。　　 2、為了研究斜拉體系橋的總體剛度，提出了名義剛度和塔梁剛度比的概念，并推導(dǎo)了相應(yīng)的表達式;討論了影響斜拉體系橋剛度的因素;并提出可將塔梁剛度比作為非典型的(柔梁剛塔)矮塔斜拉橋和斜拉橋區(qū)分指標。　　 3、以設(shè)計強度扣除活載及其他荷載效應(yīng)的應(yīng)力區(qū)間，作為主梁上下緣的恒載應(yīng)力可行區(qū)域;引入索力和預(yù)應(yīng)力的影響矩陣，利用調(diào)值原理，以拉索和預(yù)應(yīng)力筋的綜合費用最小為目標，解決了拉索和預(yù)應(yīng)力筋的優(yōu)化配置問題?！　? 利用ANSYS的二次開發(fā)功能，編制了相應(yīng)的計算程序。　　并以實橋為對象，檢驗了索力和預(yù)應(yīng)力的優(yōu)化理論.結(jié)果表明，本方法計算的拉索和預(yù)應(yīng)力筋的綜合費用只需實橋的4}.9%，體現(xiàn)了很高的實用價值?！　? 4、收集了國內(nèi)己建的連續(xù)梁〔剛構(gòu))、矮塔斜拉橋和斜拉橋的資料，統(tǒng)計了其主梁混凝上、普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋的指標，并根據(jù)跨徑擬合了各自的經(jīng)濟指標公式:利用推導(dǎo)的經(jīng)濟指標公式，得出了矮塔斜拉橋的經(jīng)濟跨徑?！　? 簡要地總結(jié)了矮塔斜拉橋的主梁和主塔的設(shè)計參數(shù)，并參考國內(nèi)外情況，對拉索的安全系數(shù)和容許應(yīng)力，提出了實用確定方法?！　? 5、最后結(jié)合本文的研究結(jié)果，提出了矮塔斜拉橋設(shè)計的新思路，并與傳統(tǒng)的設(shè)計過程進行了比較。

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