超大跨徑UHPC連續(xù)梁橋優(yōu)化設計研究.pdf

1、將超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete，UHPC)運用于梁橋，充分利用其超高的材料強度、優(yōu)良的耐久性及超低的收縮徐變性能，設計新型的橋梁結(jié)構(gòu)形式，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化，解決常規(guī)混凝土梁橋自重過大、跨中長期下?lián)习l(fā)展、箱梁易開裂、跨徑難以突破300m的難題。該新型結(jié)構(gòu)突出特點是箱梁全面的薄壁化，同時提出密集橫隔板的設計思想，解決由薄壁化引起的畸變和剪力滯效應過大問題，還能改善箱梁橫向受力，變?nèi)蝾A應力

2、為單向預應力，方便施工。擬定主跨400m的連續(xù)梁橋為工程背景，通過優(yōu)化設計，研究該橋邊跨比、梁高、板厚及密集橫隔板等各參數(shù)的合理取值。本文開展的主要研究及其結(jié)論如下:
　　(1)利用MIDAS軟件建立主跨400m連續(xù)薄壁箱梁橋空間梁單元模型，對箱梁橋的整體參數(shù)（邊跨比、梁高、板件厚度、預應力筋）進行優(yōu)化。根據(jù)各參數(shù)對橋梁整體性能影響的大小順序以及各參數(shù)自身的特點選擇合適的目標函數(shù)和約束條件分別進行優(yōu)化分析，后者的優(yōu)化分析以前面的分

3、析結(jié)果為基礎。經(jīng)一系列優(yōu)化分析可得:①最優(yōu)邊跨-主跨跨徑比為0.6，合理的取值范圍為0.55～0.65;②最優(yōu)中支點梁高與主跨跨徑比1/22.2，合理的取值范圍為1/20～1/25;③最優(yōu)跨中梁高與支點梁高比為1/1.8077，合理的取值范圍為1/1.8～1/2.3;④最優(yōu)中支點底板厚度與主跨跨徑比1/500，合理的取值范圍為1/300～1/500;⑤合理的頂板、跨中底板厚度和跨中腹板厚度取其構(gòu)造最小厚度20cm，合理支點腹板厚度可取3

4、5cm。
　　(2)通過對新型箱梁橋的初步徐變分析，建議在設計時UHPC梁橋的長期撓度增長系數(shù)取1.3，同時研究表明支點底板厚度對徐變下?lián)嫌休^大影響，建議在確定其厚度時考慮徐變下?lián)系囊蛩?，不宜取得過小。
　　(3)利用有限元分析軟件ANSYS建立半橋?qū)嶓w模型，分兩步對密集橫隔板進行優(yōu)化:密集橫隔板間距和橫隔板上、下弦板高度和側(cè)板寬度。全面分析橫隔板間距對箱梁畸變、剪力滯和橋面板局部受力方面的影響以得到較優(yōu)的間距范圍。橫隔板上