基于预应力技术的简支钢桁梁静力性能优化分析
发布时间：2021-01-10 13:17
由于地震所造成的灾害和损失及其影响日益加重,并且目前仍无法准确的预测地震,全球防灾减灾工作的重点仍然放在工程结构抗震设计、地震发生后的应急救援等工作中。及时有效的震后救援离不开救援通道的开辟,因此对应急桥梁的轻便性、承载力的研究倍受关注。本文参考ZB-200型装配式公路钢桁梁桥结构形式,结合预应力技术,以轻质重载为优化目标,基于有限元分析软件MIDAS和ANSYS,对简支钢桁梁结构进行了静力性能优化分析,主要研究内容及结论如下:（1）针对轮式车、履带车缓慢移动的荷载工况,以强度、刚度和稳定性为约束条件,以结构自重最小为优化目标,参考ZB-200型装配式公路钢桁梁桥结构形式进行了简支钢桁梁桥的初步设计,并对结构进行了形状和尺寸两个层次的优化设计。优化结果表明:高跨比为0.08左右时,结构的自重最小。（2）采用固定预应力,在轮式车、履带车缓慢移动的荷载工况作用下,以强度、刚度和稳定性为约束条件,以结构自重最小为优化目标,在简支钢桁梁桥优化结果的基础上,对结构进行了拓扑、形状和尺寸三个层次的优化分析,详细对比了施加预应力前后简支钢桁梁的静力性能和所需结构自重。结果表明:预应力的作用使简支钢桁...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应急钢桥在抢修中的应用
第一章绪论3设计理论不够清晰，所加预应力经过长期徐变后损失殆尽，因此其经济性和使用性大大受限，未能得到更加广泛的应用。20世纪50年代以来随着现代预应力钢结构在世界范围内被广泛研究，采用高强钢丝的预应力钢桥在国内外大量兴建。1948年，前苏联设计建造了一座双悬臂实腹预应力钢结构立交桥（跨径为24.5m，悬臂长为6.5m），由10榀间距3m的预应力钢架组成。该桥利用桥面自重荷载施加的先后顺序在拉索内产生预应力(图1.2)，节约造价约25%。马涅理教授于1953年首次成功设计并建造了布鲁赛尔机场飞机库双跨预应力连续钢桁梁门梁结构（76.5m+76.5m），省钢率12%，降低造价6%（图1.3）。同一时期建造的预应力钢结构工程还有英国伦敦国际展览会会标塔Skylon（1952年）、德国三跨连续实腹梁公路桥（1954年）和前苏联罗斯托夫顿河多跨连续实腹公路桥（1959年）等[14]。图1.2前苏联跨线桥简图及施工过程图1.3攀枝花体育馆八角花瓣式网壳屋盖20世纪80年代末期至21世纪初，随着新材料和新技术的发展，预应力空间钢结构在国际上进展迅速，不仅数量和规模扩大，结构类型也有了创新。例如1992年巴塞罗那奥运会通讯塔，塔高288m，采用预应力撑杆式钢压杆[15][16]。1.2.2国内预应力钢桥的发展预应力钢结构技术在20世纪50年代传入中国并开始发展，在运输栈桥和吊车梁上首先开始运用。例如大同煤矿(25m跨)采用平行弦钢桁架廓外布索形式，省钢率达20%；本溪钢铁公司焦化厂输煤栈桥（49m跨）采用平行弦简支钢桁梁的形式，省钢率达到26%，经济效益良好[15]。20世纪80年代以后，预应力钢结构开始广泛应用于房屋建筑工程，在平面钢结构体系应用的基础上，与计算机技术和空间结构相结合，建成了许多新型的预应力空间钢结构。例如1984年建成的天津宁河体
浜笏鹗Т?。?虼似渚?眯院褪褂?性大大受限，未能得到更加广泛的应用。20世纪50年代以来随着现代预应力钢结构在世界范围内被广泛研究，采用高强钢丝的预应力钢桥在国内外大量兴建。1948年，前苏联设计建造了一座双悬臂实腹预应力钢结构立交桥（跨径为24.5m，悬臂长为6.5m），由10榀间距3m的预应力钢架组成。该桥利用桥面自重荷载施加的先后顺序在拉索内产生预应力(图1.2)，节约造价约25%。马涅理教授于1953年首次成功设计并建造了布鲁赛尔机场飞机库双跨预应力连续钢桁梁门梁结构（76.5m+76.5m），省钢率12%，降低造价6%（图1.3）。同一时期建造的预应力钢结构工程还有英国伦敦国际展览会会标塔Skylon（1952年）、德国三跨连续实腹梁公路桥（1954年）和前苏联罗斯托夫顿河多跨连续实腹公路桥（1959年）等[14]。图1.2前苏联跨线桥简图及施工过程图1.3攀枝花体育馆八角花瓣式网壳屋盖20世纪80年代末期至21世纪初，随着新材料和新技术的发展，预应力空间钢结构在国际上进展迅速，不仅数量和规模扩大，结构类型也有了创新。例如1992年巴塞罗那奥运会通讯塔，塔高288m，采用预应力撑杆式钢压杆[15][16]。1.2.2国内预应力钢桥的发展预应力钢结构技术在20世纪50年代传入中国并开始发展，在运输栈桥和吊车梁上首先开始运用。例如大同煤矿(25m跨)采用平行弦钢桁架廓外布索形式，省钢率达20%；本溪钢铁公司焦化厂输煤栈桥（49m跨）采用平行弦简支钢桁梁的形式，省钢率达到26%，经济效益良好[15]。20世纪80年代以后，预应力钢结构开始广泛应用于房屋建筑工程，在平面钢结构体系应用的基础上，与计算机技术和空间结构相结合，建成了许多新型的预应力空间钢结构。例如1984年建成的天津宁河体育馆采用正放四角锥网架结构形式，利用盆式搁置就位，角
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面法对桁架结构形状的优化设计[J]. 陈洪武,彭聪聪,田铖,王立原. 工程设计学报. 2018(04)
[2]大跨重载装配式钢桥主桁销接节点设计[J]. 施菁华,屈强. 公路. 2017(07)
[3]自适应张弦梁结构的内力控制理论研究[J]. 罗尧治,程华强,许贤. 工程力学. 2014(06)
[4]钢桁架梁桥结构两层面承载力分析和优化[J]. 杨绿峰,李琦,张伟. 土木建筑与环境工程. 2013(06)
[5]预应力装配式公路钢桥静动力性能试验研究[J]. 刘义,江克斌,高磊,白林越. 国防交通工程与技术. 2013(06)
[6]基于分级控制的智能预应力结构模型试验[J]. 徐伟炜,吕志涛,丁汉山. 工程力学. 2013(10)
[7]预应力空间网格结构张拉全过程的反馈控制研究[J]. 冯玉龙,周臻,孟少平,王永泉,吴京. 建筑结构学报. 2013(10)
[8]装配式钢桥架设方法的比较分析[J]. 楚玉川,何晓晖,李志刚,高磊. 四川兵工学报. 2012(03)
[9]321装配式钢桥在西南高速铁路建设中的应用[J]. 赵海. 山西建筑. 2011(12)
[10]Topology optimization of 3D structures with design-dependent loads[J]. Hui Zhang · Shu-Tian Liu · Xiong Zhang State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipments,Department of Engineering Mechanics,Dalian University of Technology,Dalian 116023,China. Acta Mechanica Sinica. 2010(05)
博士论文
[1]索杆张力结构优化与控制研究[D]. 梁笑天.浙江大学 2017
[2]集成无线传感器—执行器网络的可动结构及其形状控制[D]. 杨鹏程.浙江大学 2015
[3]自适应索杆张力结构的理论研究与试验[D]. 李莎.浙江大学 2014
[4]自适应张弦梁结构的控制理论与设计方法研究[D]. 程华强.浙江大学 2014
[5]大跨度钢管混凝土拱桥承载能力与施工控制研究[D]. 张建民.华南理工大学 2001
硕士论文
[1]地震应急救援支撑结构研究[D]. 刘兆广.大连理工大学 2016
[2]基于模糊逻辑的大型挠性空间桁架振动控制研究[D]. 曾光.国防科学技术大学 2006
[3]带拉索预应力钢结构受力全过程的计算程序编制与分析研究[D]. 张翀.东南大学 2005
本文编号：2968774
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应急钢桥在抢修中的应用
第一章绪论3设计理论不够清晰，所加预应力经过长期徐变后损失殆尽，因此其经济性和使用性大大受限，未能得到更加广泛的应用。20世纪50年代以来随着现代预应力钢结构在世界范围内被广泛研究，采用高强钢丝的预应力钢桥在国内外大量兴建。1948年，前苏联设计建造了一座双悬臂实腹预应力钢结构立交桥（跨径为24.5m，悬臂长为6.5m），由10榀间距3m的预应力钢架组成。该桥利用桥面自重荷载施加的先后顺序在拉索内产生预应力(图1.2)，节约造价约25%。马涅理教授于1953年首次成功设计并建造了布鲁赛尔机场飞机库双跨预应力连续钢桁梁门梁结构（76.5m+76.5m），省钢率12%，降低造价6%（图1.3）。同一时期建造的预应力钢结构工程还有英国伦敦国际展览会会标塔Skylon（1952年）、德国三跨连续实腹梁公路桥（1954年）和前苏联罗斯托夫顿河多跨连续实腹公路桥（1959年）等[14]。图1.2前苏联跨线桥简图及施工过程图1.3攀枝花体育馆八角花瓣式网壳屋盖20世纪80年代末期至21世纪初，随着新材料和新技术的发展，预应力空间钢结构在国际上进展迅速，不仅数量和规模扩大，结构类型也有了创新。例如1992年巴塞罗那奥运会通讯塔，塔高288m，采用预应力撑杆式钢压杆[15][16]。1.2.2国内预应力钢桥的发展预应力钢结构技术在20世纪50年代传入中国并开始发展，在运输栈桥和吊车梁上首先开始运用。例如大同煤矿(25m跨)采用平行弦钢桁架廓外布索形式，省钢率达20%；本溪钢铁公司焦化厂输煤栈桥（49m跨）采用平行弦简支钢桁梁的形式，省钢率达到26%，经济效益良好[15]。20世纪80年代以后，预应力钢结构开始广泛应用于房屋建筑工程，在平面钢结构体系应用的基础上，与计算机技术和空间结构相结合，建成了许多新型的预应力空间钢结构。例如1984年建成的天津宁河体
浜笏鹗Т?。?虼似渚?眯院褪褂?性大大受限，未能得到更加广泛的应用。20世纪50年代以来随着现代预应力钢结构在世界范围内被广泛研究，采用高强钢丝的预应力钢桥在国内外大量兴建。1948年，前苏联设计建造了一座双悬臂实腹预应力钢结构立交桥（跨径为24.5m，悬臂长为6.5m），由10榀间距3m的预应力钢架组成。该桥利用桥面自重荷载施加的先后顺序在拉索内产生预应力(图1.2)，节约造价约25%。马涅理教授于1953年首次成功设计并建造了布鲁赛尔机场飞机库双跨预应力连续钢桁梁门梁结构（76.5m+76.5m），省钢率12%，降低造价6%（图1.3）。同一时期建造的预应力钢结构工程还有英国伦敦国际展览会会标塔Skylon（1952年）、德国三跨连续实腹梁公路桥（1954年）和前苏联罗斯托夫顿河多跨连续实腹公路桥（1959年）等[14]。图1.2前苏联跨线桥简图及施工过程图1.3攀枝花体育馆八角花瓣式网壳屋盖20世纪80年代末期至21世纪初，随着新材料和新技术的发展，预应力空间钢结构在国际上进展迅速，不仅数量和规模扩大，结构类型也有了创新。例如1992年巴塞罗那奥运会通讯塔，塔高288m，采用预应力撑杆式钢压杆[15][16]。1.2.2国内预应力钢桥的发展预应力钢结构技术在20世纪50年代传入中国并开始发展，在运输栈桥和吊车梁上首先开始运用。例如大同煤矿(25m跨)采用平行弦钢桁架廓外布索形式，省钢率达20%；本溪钢铁公司焦化厂输煤栈桥（49m跨）采用平行弦简支钢桁梁的形式，省钢率达到26%，经济效益良好[15]。20世纪80年代以后，预应力钢结构开始广泛应用于房屋建筑工程，在平面钢结构体系应用的基础上，与计算机技术和空间结构相结合，建成了许多新型的预应力空间钢结构。例如1984年建成的天津宁河体育馆采用正放四角锥网架结构形式，利用盆式搁置就位，角
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面法对桁架结构形状的优化设计[J]. 陈洪武,彭聪聪,田铖,王立原. 工程设计学报. 2018(04)
[2]大跨重载装配式钢桥主桁销接节点设计[J]. 施菁华,屈强. 公路. 2017(07)
[3]自适应张弦梁结构的内力控制理论研究[J]. 罗尧治,程华强,许贤. 工程力学. 2014(06)
[4]钢桁架梁桥结构两层面承载力分析和优化[J]. 杨绿峰,李琦,张伟. 土木建筑与环境工程. 2013(06)
[5]预应力装配式公路钢桥静动力性能试验研究[J]. 刘义,江克斌,高磊,白林越. 国防交通工程与技术. 2013(06)
[6]基于分级控制的智能预应力结构模型试验[J]. 徐伟炜,吕志涛,丁汉山. 工程力学. 2013(10)
[7]预应力空间网格结构张拉全过程的反馈控制研究[J]. 冯玉龙,周臻,孟少平,王永泉,吴京. 建筑结构学报. 2013(10)
[8]装配式钢桥架设方法的比较分析[J]. 楚玉川,何晓晖,李志刚,高磊. 四川兵工学报. 2012(03)
[9]321装配式钢桥在西南高速铁路建设中的应用[J]. 赵海. 山西建筑. 2011(12)
[10]Topology optimization of 3D structures with design-dependent loads[J]. Hui Zhang · Shu-Tian Liu · Xiong Zhang State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipments,Department of Engineering Mechanics,Dalian University of Technology,Dalian 116023,China. Acta Mechanica Sinica. 2010(05)
博士论文
[1]索杆张力结构优化与控制研究[D]. 梁笑天.浙江大学 2017
[2]集成无线传感器—执行器网络的可动结构及其形状控制[D]. 杨鹏程.浙江大学 2015
[3]自适应索杆张力结构的理论研究与试验[D]. 李莎.浙江大学 2014
[4]自适应张弦梁结构的控制理论与设计方法研究[D]. 程华强.浙江大学 2014
[5]大跨度钢管混凝土拱桥承载能力与施工控制研究[D]. 张建民.华南理工大学 2001
硕士论文
[1]地震应急救援支撑结构研究[D]. 刘兆广.大连理工大学 2016
[2]基于模糊逻辑的大型挠性空间桁架振动控制研究[D]. 曾光.国防科学技术大学 2006
[3]带拉索预应力钢结构受力全过程的计算程序编制与分析研究[D]. 张翀.东南大学 2005
本文编号：2968774
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