高速鐵路中承式梁拱組合橋受力性能及徐變隨機(jī)靈敏度分析.pdf

1、中承式梁拱組合橋通過主拱肋對梁體的加強(qiáng)作用，大幅提高了橋梁的整體剛度，并且主縱梁與主拱肋固結(jié)，使橋面系與主拱肋形成一個整體共同受力，可以適應(yīng)高速鐵路對橋梁結(jié)構(gòu)橫向剛度、豎向剛度、扭轉(zhuǎn)剛度和橋面高平順性的要求。中承式梁拱組合橋可以采用懸拼、轉(zhuǎn)體施工等多種施工方式，對線下車輛的正常通行影響較小，并且三跨飛燕式造型美觀，特別適合在城市及周邊等景觀要求較高的橋位處修建。當(dāng)前有關(guān)中承式梁拱組合橋的研究文獻(xiàn)尚不多見，本文以某高速鐵路中承式鋼箱混凝土

2、梁拱組合橋為工程背景，對中承式梁拱組合橋的結(jié)構(gòu)體系開展了較為系統(tǒng)的研究，同時對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)徐變隨機(jī)靈敏度分析方法及應(yīng)用開展了研究，主要成果如下:
　　1、基于吊桿膜張力假定，建立中承式梁拱組合橋的簡化力學(xué)模型，并根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件和力法推導(dǎo)了中承式梁拱組合橋的內(nèi)力和主拱肋、主縱梁跨中截面的豎向變形計算公式，并采用Matlab軟件編制了計算程序;通過算例對比分析證明，該方法雖然由于膜張力假定導(dǎo)致一定的誤差，但是計算精度較高，具有無需

3、建模、參數(shù)修改方便、計算速度快的優(yōu)點，可以適用于方案設(shè)計階段的估算。
　　2、基于本文編制的計算程序，分析了中承式梁拱組合橋拱梁剛度比、矢跨比、邊主跨比和橋面高度比的合理取值范圍;并依托某高速鐵路中承式梁拱組合橋工程實際，分析了三種不同結(jié)構(gòu)體系對中承式梁拱組合橋力學(xué)性能的影響。
　　3、結(jié)合課題依托工程實際，設(shè)計并完成了中承式梁拱組合橋的拱梁固結(jié)區(qū)域模型荷載試驗;拱梁固結(jié)區(qū)模型試驗結(jié)果表明:在設(shè)計荷載作用下該區(qū)域處于良好的彈

4、性工作狀態(tài)，應(yīng)力分布均勻，拱梁固結(jié)區(qū)傳力路徑明確，結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平較低，但主拱肋內(nèi)填混凝土存在局部應(yīng)力集中現(xiàn)象。
　　4、以廣義徐變系數(shù)為基礎(chǔ)，基于鋼管混凝土變形協(xié)調(diào)條件，推導(dǎo)證明可以將核心混凝土的自由徐變應(yīng)變量作為鋼管混凝土徐變計算的基本變量，提出等效溫度荷載法計算鋼管混凝土徐變;并基于有限元軟件，采用等效溫度荷載法，將修正后的3種典型的混凝土徐變系數(shù)模型用于長期軸壓荷載作用下鋼管混凝土構(gòu)件的徐變性能分析。該方法只需對核心混凝土施加

5、等效溫度荷載，簡化了鋼管混凝土構(gòu)件的徐變計算分析過程，通過與鋼管混凝土徐變模型試驗實測結(jié)果對比，驗證了該方法的可行性。
　　5、通過對普通粒子群算法的改進(jìn)，提出了自適應(yīng)混合粒子群算法，并對多個高維多峰函數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)分析，證明該方法具有良好魯棒性和搜索尋優(yōu)精度。將自適應(yīng)混合粒子群算法引入支持向量機(jī)參數(shù)的優(yōu)化訓(xùn)練中，利用具有良好小樣本學(xué)習(xí)能力的支持向量機(jī)回歸擬合鋼管混凝土徐變效應(yīng)的顯式函數(shù)，計算隨機(jī)變量的靈敏度系數(shù)，并結(jié)合蒙特卡洛法進(jìn)行

6、隨機(jī)性分析。通過對兩個鋼管混凝土軸壓模型試驗進(jìn)行徐變隨機(jī)靈敏度分析，驗證了該方法在鋼管混凝土徐變隨機(jī)性分析中應(yīng)用的可行性和準(zhǔn)確性，同時分析了各隨機(jī)變量對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)徐變效應(yīng)的敏感性。
　　6、基于等效溫度荷載法，推導(dǎo)了彎壓荷載作用下矩形截面鋼管混凝土結(jié)構(gòu)徐變效應(yīng)計算的溫度梯度荷載計算公式，并應(yīng)用于中承式鋼箱混凝土梁拱組合橋徐變效應(yīng)分析中。采用基于支持向量機(jī)和蒙特卡洛法，對某中承式鋼箱混凝土梁拱組合橋拱頂、固結(jié)區(qū)、拱腳位置處鋼箱和