高速鐵路U型連續(xù)梁橋性能分析及優(yōu)化研究.pdf

1、隨著高鐵“走出去”進程的加快，高速鐵路橋梁亟需全新的觀念來設(shè)計和施工。U型梁作為一種新型改進的槽形梁，具有節(jié)約鋼材、降低噪音、方便養(yǎng)護、抗震性能強等優(yōu)勢，但國內(nèi)外學者的研究大多限于U型梁的構(gòu)造特點及正常使用狀態(tài)下的彎剪扭等靜力作用，對其承載力狀況和優(yōu)化性能的研究并不多見，在國內(nèi)尚無U型梁應(yīng)用于高鐵橋梁上的工程實例。因此，針對以上內(nèi)容，本文著力于高速鐵路U型連續(xù)梁橋性能分析及優(yōu)化研究，主要進行了以下幾個方面的工作:
　　(1)系統(tǒng)梳

2、理了U型梁的國內(nèi)外工程案例及發(fā)展現(xiàn)狀，依托某預(yù)應(yīng)力混凝土U型連續(xù)梁橋，對有限元分析理論、穩(wěn)定理論、極限承載力理論、優(yōu)化理論和時程分析理論進行了總結(jié)概述，為更好地推動U型梁在高速鐵路橋梁建設(shè)工程中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　(2)為研究高速鐵路U型連續(xù)梁橋材料特性對結(jié)構(gòu)特性的影響，選取C40～C100七種不同強度等級的混凝土方案，研究其靜動力特性，根據(jù)位移變化幅度和頻率變化幅度，確定了適合高速鐵路U型連續(xù)梁橋的混凝土強度等級為C50。

3、r>　　(3)為研究高速鐵路U型連續(xù)梁橋截面特性對結(jié)構(gòu)特性的影響，分別選取道床板厚度、道床板寬度、腹板厚度、腹板高度、上翼緣板厚度等五種參數(shù)的各六種方案，建立彈性穩(wěn)定性能分析模型和幾何非線性極限狀態(tài)分析模型，分析了各參數(shù)對結(jié)構(gòu)體系整體穩(wěn)定安全的變化規(guī)律，并分析和探討了各參數(shù)對高速鐵路U型連續(xù)梁橋極限承載能力的影響情況。
　　(4)為研究一定跨度條件下的高速鐵路U型連續(xù)梁橋合理截面特性，以安全性和經(jīng)濟性為前提對五種參數(shù)的截面特性進行

4、優(yōu)化，選定相對最大主壓應(yīng)力和相對質(zhì)量為兩個目標函數(shù)，以五種截面參數(shù)為優(yōu)化設(shè)計變量，以拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪應(yīng)力和位移為約束條件，建立優(yōu)化分析模型，判定截面參數(shù)的合理值。
　　(5)為探討某種材料特性和截面特性的高速鐵路U型連續(xù)梁橋合理跨徑，以優(yōu)化后的材料和截面結(jié)果，建立動力性能分析模型，按相同邊中跨比和不同邊中跨比兩種方案類型進行合理跨徑比選。通過判斷不同邊中跨比值對中跨與邊跨最大彎矩的影響，選定適合高速鐵路U型連續(xù)梁橋的合理邊中跨比