【摘要】：隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展,新建大量客運(yùn)專線、城際鐵路及城市快速路的同時(shí)也伴隨著一些大中型城市主城區(qū)的高速擴(kuò)張,勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致較多上跨鐵路城市橋梁的出現(xiàn)。在最大限度減小對(duì)既有鐵路影響的同時(shí)從經(jīng)濟(jì)合理的角度考慮,采用混合梁作為獨(dú)塔轉(zhuǎn)體斜拉橋的主梁,不僅能夠提高跨越能力,還將大大降低工程造價(jià),產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益,因此混合獨(dú)塔梁轉(zhuǎn)體斜拉橋也隨之提出。本文依托某市上跨鐵路立交橋主橋?yàn)楣こ瘫尘?該橋?yàn)榇罂缍然旌狭邯?dú)塔轉(zhuǎn)體斜拉橋,在設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨諸多關(guān)鍵性問(wèn)題,包括:鋼-混結(jié)合段位置選取、合理成橋狀態(tài)確定,橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化、鋼-混結(jié)合段設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。本文從解決上述設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題出發(fā),開展了以下幾個(gè)方面的研究工作:(1)從理論角度推導(dǎo)大跨度混合梁獨(dú)塔轉(zhuǎn)體斜拉橋邊主跨比的合理范圍、鋼-混結(jié)合段位置的合理范圍等;(2)探究大跨度混合梁獨(dú)塔轉(zhuǎn)體斜拉橋合理成橋狀態(tài)的確定方法。(3)從鋼-混結(jié)合段位置選取、輔助墩設(shè)計(jì)及索塔錨固形式等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化,提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。(4)依據(jù)彈性?shī)A層法及彈性變形理論推導(dǎo)多排抗剪連接件剪力計(jì)算公式并與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。(5)對(duì)鋼-混結(jié)合段及轉(zhuǎn)體系統(tǒng)建立局部精細(xì)化仿真模型,對(duì)其受力性能進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題的研究,得出以下結(jié)論:(1)本工程鋼-混結(jié)合段位置設(shè)置在伸入主跨11.5m處更為適宜;(2)確定合理成橋狀體時(shí)采用分階段優(yōu)化的方法,使設(shè)計(jì)思路更加清晰;(3)對(duì)橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化,提出了優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案;(4)鋼-混結(jié)合段整體受力滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,鋼-混結(jié)合段傳力平穩(wěn);(5)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)受力滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,具備成功轉(zhuǎn)體的條件。通過(guò)對(duì)大跨度混合梁獨(dú)塔轉(zhuǎn)體斜拉橋設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題的研究,解決了設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些關(guān)鍵性問(wèn)題的同時(shí)也為今后類似工程的設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U448.27
【圖文】：

由于混合梁不同區(qū)段采用兩種不同的材料，使其結(jié)構(gòu)特性與鋼斜拉橋 混凝土斜拉橋具有較大的差異，從而使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既有與鋼斜拉橋和混凝土斜拉橋設(shè)計(jì)基本相同的內(nèi)容，又有其特殊性，而采用轉(zhuǎn)體施工的混合梁獨(dú)塔斜拉橋更將突出設(shè)計(jì)中的特殊性，因此有必要針對(duì)此類混合梁斜拉橋的設(shè)計(jì)問(wèn)題展開研究，對(duì)完善混合梁斜拉橋設(shè)計(jì)體系具有一定理論價(jià)值，同時(shí)也為今后類似工程的設(shè)計(jì)提供借鑒和參考 ξaο金川曾達(dá)橋 ξbο綏芬河斜拉橋

ξbο全橋有限元模型圖 3-6 主橋有限元模型 轉(zhuǎn)體前索力確定及優(yōu)化ξ1ο零位移法確定初始索力在本文工程實(shí)例的設(shè)計(jì)過(guò)程中，轉(zhuǎn)體部分跨徑范圍內(nèi)共有 11 對(duì)斜拉索上理論及轉(zhuǎn)體前主橋有限元模型，利用有限元分析軟件 Midas Civil 2零位移法確定的初始索力值 在求解過(guò)程中，如果將控制條件限制嚴(yán)格產(chǎn)生無(wú)解的情況，因此，在滿足工程設(shè)計(jì)精度的前提下，可將位移約束向于 0 的范圍內(nèi)，本文取位移限制條件為 1mm 最終求得的初始索力示 從圖 3-7 中可以看出，初定的斜拉索索力具有跳躍性，鋼梁側(cè)的斜拉索對(duì)應(yīng)的混凝土梁側(cè)索力；為進(jìn)一步滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，還需采用應(yīng)力初始索力進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化

第 3 章 大跨度混合梁獨(dú)塔轉(zhuǎn)體斜拉橋合理成橋狀態(tài)確定運(yùn)用最小二乘法及影響函數(shù)對(duì)成橋索力再次進(jìn)行調(diào)整，使成橋狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求 采用公式ξ3-17ο調(diào)整后的斜拉索索力與初定索力對(duì)比如圖 3-9 所示 從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)調(diào)整后的索力較調(diào)整之前更為均勻 圖 3-10 為索力調(diào)整前后主梁彎矩對(duì)比，圖 3-11 為索力調(diào)整前主梁彎矩及合理彎矩可行域 從圖中可看出，經(jīng)過(guò)索力調(diào)整后的成橋狀態(tài)主梁彎矩也達(dá)到預(yù)期的優(yōu)化效果，彎矩較調(diào)整前更加平順且主梁彎矩均處于合理彎矩可行域內(nèi) 圖 3-12~圖 3-16 為轉(zhuǎn)體前狀態(tài)索索力優(yōu)化結(jié)果

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