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近年来,斜拉桥由于其良好的跨越能力、优美的造型、简洁的构造以及较好的经济效益越来越受到桥梁设计者们的亲睐。
斜拉桥是由梁、索、塔三大部分组成的高次超静定复杂结构,而索力的变化又对整个结构的受力影响显著。一方面,索力的变化可以改善结构的内力状况;另一方面,索力的变化又会对主梁的线形产生影响。所以合理的索力是斜拉桥设计的关键问题之一,本文围绕“斜拉桥索力优化”这个问题做了如下工作:
(1)首先,回顾了斜拉桥的发展历史和趋势以及斜拉桥缩尺模型的研究现状,然后对索力优化的基本理论做了初步的分析,并详细的讲述了索力优化的目标和方法。
(2)简要的介绍了模型试验的相似关系理论,并详细的讲述了巴东长江大桥模型的设计和制作过程。主要包括:模型的总体设计,外形、截面设计以及配重的设计,并以图片和图表的形式加以说明。
(3)利用桥梁有限元分析软件MIDAS/CIVIL对巴东长江大桥模型进行仿真分析,分别采用刚性支撑连续梁法和只约束索力的最小弯曲能量法两种方法对巴东长江大桥缩尺模型建立相应的调索模型,施加约束条件,编制相关优化程序,求解合理索力。
(4)以斜拉桥模型为试验平台,将求解的优化索力施加到缩尺模型上,通过判断成桥结构内力状况和主梁线形情况来判定索力优化的效果是否明显。
本文最后得出的结论:通过综合运用只约束索力的最小弯矩能量法和主梁线形的判断来确定斜拉桥的合理成桥状态是一种可行的办法,有较高的工程应用价值。