[博士]矮塔斜拉桥设计理论核心问题研究

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内容简介

　　[博士]矮塔斜拉桥设计理论核心问题研究　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位： 博士 　　学位授予单位：同济大学　　学位年度：2005　　 矮塔斜拉桥是一种组合结构体系，其力学性能介于连续梁桥和斜拉桥之间。由于其良好的经济特性和美学效果，近些年在国内外得到了快速发展。本文试图全面深入地研究矮塔斜拉桥设计理论中存在的问题，并提出新的设计方法。　　 1、文中首先简述矮塔斜拉桥的起源和发展状况，总结了发展中存在的一些主要问题。讨论了该体系的中英文名称，并指出拉索倾角和应力变幅是矮塔斜拉桥和常规斜拉桥最根本的区别。　　 提出了索梁活载比的概念，推导了不同支承条件下均布荷载作用时单塔、双塔、多塔的矮塔斜拉桥的索梁活载比计算公式，并用有限元分析结果对公式进行了验证。进一步研究表明，索梁活载比小于为0.5时，可界定出典型的(刚梁柔塔)矮塔斜拉桥。随后研究了各结构参数与索梁活载比的关系。索梁活载比包含了矮塔斜拉桥的塔、梁、索以及支承条件等的主要结构特征，有助于概念设计阶段把握结构的总体特性。　　 2、为了研究斜拉体系桥的总体刚度，提出了名义刚度和塔梁刚度比的概念，并推导了相应的表达式;讨论了影响斜拉体系桥刚度的因素;并提出可将塔梁刚度比作为非典型的(柔梁刚塔)矮塔斜拉桥和斜拉桥区分指标。　　 3、以设计强度扣除活载及其他荷载效应的应力区间，作为主梁上下缘的恒载应力可行区域;引入索力和预应力的影响矩阵，利用调值原理，以拉索和预应力筋的综合费用最小为目标，解决了拉索和预应力筋的优化配置问题。　　 利用ANSYS的二次开发功能，编制了相应的计算程序。　　 并以实桥为对象，检验了索力和预应力的优化理论.结果表明，本方法计算的拉索和预应力筋的综合费用只需实桥的4}.9%，体现了很高的实用价值。　　 4、收集了国内己建的连续梁〔刚构)、矮塔斜拉桥和斜拉桥的资料，统计了其主梁混凝上、普通钢筋、预应力钢筋的指标，并根据跨径拟合了各自的经济指标公式:利用推导的经济指标公式，得出了矮塔斜拉桥的经济跨径。　　 简要地总结了矮塔斜拉桥的主梁和主塔的设计参数，并参考国内外情况，对拉索的安全系数和容许应力，提出了实用确定方法。　　 5、最后结合本文的研究结果，提出了矮塔斜拉桥设计的新思路，并与传统的设计过程进行了比较。

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