大跨徑鋼管混凝土拱橋合理拱軸線形研究.pdf

1、大跨徑鋼管混凝土拱橋合理拱軸線形對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力起著至關(guān)重要的作用，特別是對(duì)于跨徑超過(guò)500m的大跨徑鋼管混凝土拱橋，拱軸線形與壓力線的偏差會(huì)極大影響大跨徑鋼管混凝土拱橋的受力狀態(tài)。故本文以主跨530m的大跨徑鋼管混凝土拱橋——波司登長(zhǎng)江大橋?yàn)楣こ桃劳?，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究:
　　(1)簡(jiǎn)單介紹合理拱軸線形的研究現(xiàn)狀，推導(dǎo)圓弧線、拋物線、懸鏈線和樣條曲線等幾種常用的拱軸線形數(shù)學(xué)模型，從操作復(fù)雜性和受力合理性兩個(gè)方面定性分析既有

2、拱軸線形優(yōu)化方法的不足之處。
　　(2)為定量分析各拱軸線形優(yōu)化方法在鋼管混凝土拱橋中的適用性，提出一種可以評(píng)價(jià)鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的指標(biāo)——鋼管混凝土拱橋拱軸線形優(yōu)化綜合評(píng)分法（CFST-AAO綜合評(píng)分法），從鋼管混凝土拱橋強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等受力角度和拱軸線形優(yōu)化方法的操作復(fù)雜性角度，精確評(píng)價(jià)各拱軸線形優(yōu)化方法在鋼管混凝土拱橋中的適用性。
　　(3)根據(jù)既有拱軸線形優(yōu)化方法的缺陷和拱軸線形優(yōu)化實(shí)質(zhì)——保證拱肋主要桿

3、件受力狀態(tài)最優(yōu)，提出一種新的拱軸線形優(yōu)化方法——主管偏心距最小法。以波司登長(zhǎng)江大橋?yàn)槔謩e計(jì)算拋物線、懸鏈線等傳統(tǒng)拱軸線在彎曲能量最小法、截面偏心距最小法和主管偏心距最小法三種優(yōu)化方法的最優(yōu)拱軸線形，并通過(guò)CFST-AAO綜合評(píng)分法分析主管偏心距最小法相較于既有拱軸線形優(yōu)化方法的優(yōu)越性。
　　(4)在進(jìn)行拋物線、懸鏈線最優(yōu)拱軸線形計(jì)算中，需不斷調(diào)整拱軸線形參數(shù)。為便于拱軸線形優(yōu)化計(jì)算，以波司登長(zhǎng)江大橋?yàn)楣こ瘫尘埃瑢摴芑炷凉皹蛉?/p>

4、橋拱肋節(jié)點(diǎn)與拱軸線形參數(shù)相關(guān)聯(lián)，提出一種鋼管混凝土拱橋主拱肋單元參數(shù)化建模的方法——桁式截面主拱坐標(biāo)參數(shù)化計(jì)算方法，編寫Matlab計(jì)算程序。
　　(5)考慮拋物線、懸鏈線等既有拱軸線形單變量確定拱軸線形的缺陷及主管偏心距最小法在各拱軸線形優(yōu)化方法中的優(yōu)越性，采用主管偏心距迭代法來(lái)確定鋼管混凝土拱橋拱軸線形。以鋼管混凝土拱橋主管偏心距迭代法計(jì)算和鋼管混凝土拱橋三次樣條插值函數(shù)優(yōu)化兩部分為主，即先通過(guò)主管偏心距迭代法減小各主管的彎矩