大跨度桥梁的结构优化研究综述
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁是指跨度达到一定规模的桥梁工程,通常跨度在200米以上。
大跨度桥梁在现代城市化进程中起着至关重要的作用,它不仅连接着人们经济和社会活动的桥梁,也是城市间交通要道的重要组成部分。
而大跨度桥梁的设计要点和优化策略则是保障桥梁设计质量和安全性的重要环节。
一、大跨度桥梁设计的要点1. 跨度确定:大桥梁的跨度是决定桥梁结构形式和荷载的重要参数。
一般情况下,桥梁的跨度越大,所承受的荷载也就越大,因此需要考虑桥梁结构的受力性能和变形特性,并采用恰当的结构形式和材料构造。
2. 梁型选择:大跨度桥梁的梁型选择也是设计的关键环节。
常见的大跨度桥梁梁型有钢梁、混凝土梁和钢-混凝土组合梁等。
不同梁型有各自的优缺点,需要根据桥梁的具体要求和施工条件来选择最适合的梁型。
3. 荷载分析:大跨度桥梁设计需要进行详细的荷载分析,包括静荷载和动荷载的作用效应分析。
静荷载主要包括桥梁自重、活载和温度荷载等,而动荷载主要包括风荷载和地震荷载等。
在设计中需要将各项荷载考虑在内,并对其作用进行综合分析。
4. 梁体结构设计:大跨度桥梁的梁体结构设计需要充分考虑结构的刚度、强度和稳定性,并进行合理的优化。
桥梁的横向和纵向支撑系统、截面形式和构造方式、受力模式和变形特性等都需要进行精确的计算和分析。
5. 施工工艺考虑:大跨度桥梁的设计还需要充分考虑施工工艺的要求,包括梁体吊装、合理的施工顺序、混凝土浇筑工艺等,以确保施工过程中的安全和效率。
二、大跨度桥梁设计的优化策略1. 结构形式优化:结构形式的优化是大跨度桥梁设计的重要环节,通过对结构形式的优化,可以实现结构的轻量化和成本的降低。
在桥梁梁型选择上,针对跨度较大的桥梁可以通过采用空间网架结构、拱桥结构或悬索桥结构等来实现结构的合理化和优化。
2. 材料选用优化:大跨度桥梁的材料选用对结构的安全性和经济性有着重要的影响。
在材料的选择上,需要充分考虑材料的强度、刚度、耐久性和成本等因素,以实现材料的合理使用和优化配置。
大跨度桥梁结构设计优化分析
大跨度桥梁结构设计优化分析摘要:大跨度桥梁在现阶段越来越普遍,为了确保相应大跨度桥梁得以安全稳定构建和通行,从前期设计环节着手予以优化控制极为必要。
文章重点围绕着大跨度桥梁结构设计,首先简要介绍了当前常见的几种大跨度桥梁结构类型,然后从整体结构优化、墩台结构优化、上部结构优化以及局部优化等方面入手,探讨了如何优化大跨度桥梁结构设计效果。
关键词:大跨度;桥梁结构;优化设计引言在现阶段我国桥梁工程项目构建中,大跨度桥梁越来越常见,该类桥梁可以有效解决很多地区交通不便的问题,但是同样也面临着较高的构建压力,容易出现偏差问题。
从大跨度桥梁结构设计环节入手予以优化控制极为必要,要求设计人员在确定好相应大跨度桥梁结构类型的基础上,可以针对各个关键结构要点进行设计优化,以此更好提升设计水平,确保大跨度桥梁结构得以准确有序构建。
一、常见大跨度桥梁结构类型大跨度桥梁工程项目在当前越来越常见,有效解决了我国很多地区交通出行难题,伴随着近年来的创新发展,我国目前可供选用的大跨度桥梁结构类型越来越多,其中比较常见的类型主要有以下几种:首先,拱桥是比较常见的一类大跨度桥梁结构类型,其在我国的应用历史悠久,形成了较为丰富的经验,尤其是在当前先进技术融入后,更是促使拱桥结构的应用价值得以提升。
当前拱桥结构的应用一般主要是借助于钢筋混凝土结构或者是钢管混凝土结构进行拱桥的构建,以便较好提升其承载能力,满足上方通行诉求。
其次,大跨径斜拉桥同样也是常见的一类结构,其往往可以在应用中形成较为理想的跨越能力以及稳定性保障能力。
大跨径斜拉桥的构建主要是借助于塔柱、主梁和斜拉索进行合理设计,以便促使由此形成的大跨度桥梁结构较为协调适宜,即使在一些跨度较大的河流以及峡谷中同样能够具备优化运用效果。
另外,大跨度悬索桥结构的应用同样可以发挥积极作用,其主要借助于塔柱、锚碇、加劲梁以及主缆进行有效布置,尤其是双塔柱结构的应用,更是可以在山区等恶劣环境下得到理想运用,作用效果较为突出。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁是现代桥梁工程中的重要类型,具有通行性好、结构稳定性强等特点,能够有效地解决一些特殊地理条件下道路、铁路等交通建设的问题。
本文探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略,旨在提供一些有益的参考。
一、设计要点1. 桥梁类型选择:大跨度桥梁的类型选择要基于实际情况进行,如跨度、地形、使用寿命、建设成本等方面考虑。
常见的大跨度桥梁类型包括悬索桥、斜拉桥、拱桥和梁桥等。
2. 结构稳定性设计:在大跨度桥梁设计过程中,结构稳定性设计是至关重要的一个环节。
必须要确保桥梁的刚度、承载能力和抗倾覆能力等方面能够满足实际需要。
3. 材料选用:材料的选择取决于桥梁的使用寿命、环境条件和建设成本等方面。
一般来说,大跨度桥梁采用钢材或混凝土等高强度材料。
4. 断面设计:大跨度桥梁断面设计涉及到桥梁的承载能力、稳定性和抗弯矩性能等方面。
合理的断面设计可以提高桥梁的强度和刚度,确保桥梁工作安全。
5. 节段数量与桥塔位置:大跨度桥梁的节段数量和桥塔位置直接影响桥梁的稳定性和承载能力。
应根据实际情况确定合适的节段数量和桥塔位置。
二、优化策略1. 优化材料:在大跨度桥梁设计中,优化材料可以降低施工成本和桥梁的自重,提高桥梁的承载能力和耐久性。
可根据实际情况选择合适的高强度材料,如高强度混凝土和高强度钢材等。
2. 减轻自重:大跨度桥梁的自重是影响桥梁承载能力的重要因素之一。
通过优化设计,如减小截面尺寸、增加截面发挥率等措施,可以有效降低桥梁的自重。
3. 加强桥塔结构:桥塔是大跨度桥梁的重要组成部分,需要具备良好的稳定性和抗震能力。
通过加强桥塔的结构设计和施工质量,可以提高桥塔的抗震性能和稳定性。
4. 提高桥梁刚度:桥梁刚度是影响正常使用的重要指标。
通过加强桥梁的刚度设计和施工质量,可以提高桥梁的承载能力和稳定性。
5. 细化分析:在大跨度桥梁设计过程中,细化分析可以准确地评估桥梁的稳定性、抗风性能和抗地震性能等方面。
大跨度混凝土拱桥结构优化设计
大跨度混凝土拱桥结构优化设计一、前言大跨度混凝土拱桥是复杂的工程结构,其设计需要考虑多方面因素,如结构力学、材料性能、地理环境等。
本文将详细介绍大跨度混凝土拱桥结构的优化设计。
二、大跨度混凝土拱桥结构的特点1.大跨度混凝土拱桥的跨度一般超过100米,其结构设计需要考虑到桥面荷载、地震荷载、风荷载等多种荷载的作用。
2.混凝土拱桥的弯矩分布比较复杂,其结构分析需要采用三维非线性有限元分析。
3.混凝土拱桥的结构形式多样,如圆弧形、椭圆形、双曲线形等,设计时需要根据具体情况进行选择。
三、大跨度混凝土拱桥结构的优化设计1.梁拱分离结构优化梁拱分离结构指将拱和梁分开设计,拱用于承受竖向荷载,而梁用于承受水平荷载。
这种结构可以大大降低拱的弯矩和应力,提高拱的承载能力。
同时,梁拱分离结构也便于结构施工和维护。
2.多跨连续梁优化设计多跨连续梁结构指将多个梁段组成的连续梁,可以有效地降低拱的弯矩和应力,提高拱的承载能力。
同时,多跨连续梁结构也可以提高桥面的整体刚度,减小挠度和震动。
3.预应力混凝土优化设计预应力混凝土技术可以有效地提高混凝土拱桥的承载能力和抗震能力。
在设计中,可以将预应力钢筋布置在拱腹和拱肋处,以增强拱的承载能力和刚度,同时提高桥梁的整体抗震能力。
4.桥墩结构优化设计桥墩是混凝土拱桥的重要组成部分,其结构设计需要考虑到地理环境和荷载作用等多种因素。
在设计中,可以采用空心桥墩、斜拉桥墩等结构形式,以提高桥墩的承载能力和抗震能力。
四、结论大跨度混凝土拱桥是复杂的工程结构,其结构设计需要考虑多方面因素,如结构力学、材料性能、地理环境等。
在设计中,可以采用梁拱分离结构、多跨连续梁、预应力混凝土以及桥墩结构等优化设计方案,以提高混凝土拱桥的承载能力和抗震能力。
大跨度桥梁结构设计要点研究
大跨度桥梁结构设计要点研究摘要:大跨度桥梁在现阶段越来越常见,为了切实保障大跨度桥梁得以优化构建以及稳定通行,切实做好前期结构设计工作极为必要。
文章以大跨度桥梁结构设计作为研究对象,首先简要介绍了大跨度桥梁及其类型,然后又具体探讨了大跨度桥梁结构设计要点,希望具备参考借鉴作用。
关键词:大跨度桥梁;结构;设计引言伴随着现阶段我国交通系统的快速发展,大跨度桥梁项目越来越常见,尤其是对于一些地形条件并不是特别理想的区域,借助于大跨度桥梁进行处理极为必要。
大跨度桥梁的构建难度较大,稳定性的保障压力较高,尤其是对于前期设计人员,更是形成了较大挑战。
在大跨度桥梁结构设计中,设计人员应该着重考虑到各个关键设计要点,以便促使其可以具备较强的整体稳定性,避免在任何方面出现隐患,影响后续大跨度桥梁安全通行。
一、大跨度桥梁概述大跨度桥梁是现阶段比较常见的一类桥梁,其主要表现为桥梁结构的跨度较大,能够在跨越峡谷、海湾、江河等方面发挥出较为理想的作用价值。
正是因为大跨度桥梁的结构跨度较大,进而也就必然会在建设中出现较高压力,无论是现场施工作业环节,还是在前期规划设计方面,均存在着较高难度,应该予以针对性优化处理。
具体到大跨度桥梁结构设计工作中,设计人员同样也需要重点基于大跨度桥梁结构的基本特点,促使其可以形成较为理想的结构优化处理效果,尤其是对于大跨度桥梁结构体系的受力状况,就需要设计人员予以综合分析,进而选择适宜合理的设计方式,促使其整体结构较为稳定可靠。
结合现阶段比较常见的大跨度桥梁项目进行分析,比较常见的主要有以下几个类型:首先,大跨度斜拉桥是常见结构形式,可以在几乎各个地形条件下应用,即使项目所处区域不适合进行桥墩修建,同样也可以借助于该结构类型,其主要涉及到了桥面体系、缆索体系、桥塔等关键构成部分,设计人员应该促使这些结构相互之间较为协调有序,能够形成良好的支撑作用,由此维系整个斜拉桥的稳定性;其次,大跨度悬索桥在现阶段同样也比较受重视,尤其是对于跨度达到1000m以上的桥梁,往往该类处理方式较为适宜,其自重相对较强,且借助于先进材料可以提升其整体受力稳定性,成为不容忽视的重要大跨度桥梁类型,设计人员应该重点针对桥塔、吊索、主缆以及钢桥面板体系进行优化设计,以便促使其可以在较大跨度背景下,形成理想的结构稳定性;另外,钢管混凝土拱桥的应用较为普遍,作为传统拱桥在现阶段的创新发展方向,其可以在钢管中填充混凝土材料,进而促使混凝土材料可以在后续应用中表现出理想的抗压强度,为了更好优化钢管混凝土拱桥的应用效果,设计人员还需要着重做好预应力设计处理,以便借助于预应力的合理施加,促使其可以具备更强的结构稳定性,降低后续长期应用中出现故障问题的几率。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁作为现代桥梁工程中的重要组成部分,具有跨度大、结构复杂、技术难度高等特点。
其设计要点和优化策略对于保障桥梁的安全和稳定具有重要意义。
本文将探析大跨度桥梁设计的要点和优化策略,旨在为大跨度桥梁的设计提供参考。
一、大跨度桥梁设计的要点1. 结构稳定性大跨度桥梁跨度大,结构复杂,因此结构稳定性是设计的重点之一。
在设计过程中,需要充分考虑桥梁结构受力特点,采取合理的结构形式和构造方式,确保桥梁能够承受各种外部荷载和环境影响而不失稳定性。
2. 材料选择大跨度桥梁通常采用混凝土、钢材等材料进行构造。
在设计过程中,需要根据桥梁的实际工作环境和受力情况,选用合适的材料并进行合理的组合,以确保桥梁具有足够的承载能力和使用寿命。
3. 抗风性能大跨度桥梁容易受到风力的影响,因此抗风性能是设计的重要考虑因素。
在设计过程中,需要通过风洞实验等手段分析桥梁在风载作用下的响应情况,采取相应的措施提高桥梁的抗风性能。
4. 地震防护大跨度桥梁设计还需要考虑地震的影响。
在设计过程中,需要根据桥梁的地理位置和地震烈度等因素,合理确定桥梁的抗震设防要求,并采取相应的结构措施和材料措施,提高桥梁的抗震性能。
5. 施工工艺大跨度桥梁的施工工艺具有一定的复杂性,需要充分考虑桥梁结构的实际情况和施工条件,合理确定施工方法和工序,确保施工的安全性和有效性。
二、大跨度桥梁设计的优化策略1. 结构优化大跨度桥梁的结构优化是设计的关键环节。
通过采用先进的结构优化方法,如有限元分析、参数化设计等,对桥梁结构进行优化设计,使其在保证强度和稳定性的前提下,达到结构轻量化和材料节约的效果。
2. 材料优化大跨度桥梁的材料优化是提高桥梁整体性能的重要手段。
通过选择新型材料、改进现有材料性能、优化材料组合等方式,提高材料的强度、耐久性和抗腐蚀性能,以达到延长桥梁使用寿命和减少维护成本的目的。
3. 抗风性能优化大跨度桥梁的抗风性能优化是确保桥梁安全稳定运行的重要保障。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁设计是指横跨较大的河流、峡谷或湖泊等自然地形的桥梁设计。
设计要点和优化策略是确保大跨度桥梁的安全、稳定和经济性的关键因素。
以下是探析大跨度桥梁设计的一些设计要点和优化策略。
1. 结构形式选择:大跨度桥梁的结构形式选择直接关系到施工和维护的难度以及造价的高低。
常见的大跨度桥梁结构形式包括悬索桥、斜拉桥、梁桥等。
在选择结构形式时,需要考虑所需跨度、地质条件、施工工艺和环境影响等因素,并结合经济性和技术可行性进行评估。
2. 材料选择:大跨度桥梁的材料选择对于其结构的安全性、稳定性和经济性都具有重要影响。
常见的桥梁材料包括钢材、混凝土和复合材料等。
在选择材料时需要考虑材料的强度、耐久性、施工性能、维护成本以及环境影响等因素,并综合技术可行性和经济性进行优化。
3. 结构优化设计:大跨度桥梁的结构优化设计是为了提高桥梁的受力性能和抗震性能、减小结构重量和构件数量、降低施工难度和成本等方面进行的优化。
优化设计可以通过参数优化、拓扑优化、材料优化等方式进行。
优化的目标是实现桥梁结构的最佳性能和经济性。
4. 自振频率计算与控制:大跨度桥梁在受到外力作用时容易发生共振现象,造成结构破坏和振动幅度过大。
自振频率的计算和控制是大跨度桥梁设计的重要内容。
通过模态分析和有限元分析等方法,可以计算桥梁的自振频率,并根据计算结果进行结构调整和控制措施的设计,以保证桥梁的稳定性和安全性。
5. 抗风设计:大跨度桥梁容易受到大风的影响,增加结构的风荷载,造成结构的振动和应力集中等问题。
抗风设计是大跨度桥梁设计的重要内容。
通过风洞试验和数值模拟等方法,可以评估桥梁的抗风性能,并设计合理的结构和设备措施,以确保桥梁在大风环境下的安全性和稳定性。
大跨度桥梁设计的设计要点和优化策略包括结构形式选择、材料选择、结构优化设计、自振频率计算与控制以及抗风设计等方面。
通过综合考虑这些因素,并使用适当的设计方法和技术手段,可以实现大跨度桥梁的安全、稳定和经济性设计。
浅析城市大跨度人行钢桥主梁结构设计优化研究
浅析城市大跨度人行钢桥主梁结构设计优化研究发布时间:2022-07-21T00:55:50.430Z 来源:《工程建设标准化》2022年5期3月作者:莫建[导读] 在城市大跨度人行钢桥传统设计过程中,通常采用钢桁架或钢箱梁的结构形式,但由于受城市高架桥、立交桥等构筑物的限制,天桥设计时往往因主梁结构高度较高而无法满足要求。
莫建德州市市政设施服务中心,山东德州,253000摘要:在城市大跨度人行钢桥传统设计过程中,通常采用钢桁架或钢箱梁的结构形式,但由于受城市高架桥、立交桥等构筑物的限制,天桥设计时往往因主梁结构高度较高而无法满足要求。
论文结合钢桁架及钢箱梁的结构受力特点,提出一种新型的组合结构形式,即采用钢桁架与钢箱组合的结构形式,用钢桁架来替代普通的天桥栏杆,从而达到降低主梁结构高度的目的。
通过对比验算分析表明,采用钢桁架—钢箱组合结构既可有效减小人行钢桥的结构高度,同时又能满足人行天桥规范要求。
关键词:大跨度;人行天桥;钢桥;组合引言:近几年,我国城市快速发展,城市人口不断增多,交通压力也越来越大。
为解决城市交通拥堵问题,各大城市都在推进道路快捷化改造,改造的主要内容包括道路拓宽及增设人行天桥。
增设人行天桥有利于实现人车分离,既能保障行人的安全,又能减少机动车的通行延误,从而有效地缓解交通压力。
目前,在大城市中人行天桥通常设置在车辆和行人密集的主干道交叉口,主干道交叉口一般设置为双向8车道或10车道,路幅宽度在40~50m。
对于有些道路隔离带采用栏杆而未设置绿化岛时,人行天桥中间则无法设置桥墩。
此时,天桥结构型式大多设计为单跨简支钢桁架或钢箱梁结构,两端简支在钢筋混凝土桥墩上。
简支钢桁架天桥由于结构高度较高,通常与城市高架桥、立交桥等空中构筑物冲突。
而简支钢箱梁由于建筑高度较高,通常造成下穿道路的行车界限不足。
为解决这个问题,本文研究一种新型的结构形式,即结合钢桁架及钢箱梁的结构及受力特点,设计了一种钢桁架与钢箱梁组合的结构形式,并通过与钢桁架梁、钢箱梁分析比较论证了该结构的可行|生及梁高度的优势,具有实际应用价值。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁是现代交通基础设施建设中不可或缺的组成部分,它们被广泛用于高速公路、铁路等建设中,成为连接城市与城市、国家与国家的重要枢纽。
在大跨度桥梁设计中,设计要点及优化策略的合理运用,对于桥梁的性能、安全和效益等方面具有重要的影响。
本文将对大跨度桥梁设计的设计要点和优化策略进行探析。
设计要点:1. 结构主体形式的选择在大跨度桥梁设计过程中,结构的主体形式是影响最为直接和显著的因素之一。
选择一种适合的桥梁结构形式,可以大大简化桥梁结构的复杂度,减小其自重,提高其整体的承载能力等。
2. 正确的负荷计算设计要点的第二个重要因素是负荷计算。
大跨度桥梁的设计需考虑到各种外部和内部负荷,例如温度变化、风压等自然因素,车辆、人物等人工因素等等。
设计人员需要全面准确地计算这些负荷,以确保大跨度桥梁在使用过程中的稳定性和安全性。
3. 桥面结构设计的优化桥面结构的设计是大跨度桥梁设计的另一个重要要点。
桥面结构是桥梁的主要承载部分,对桥梁的使用寿命和安全性有着重要的影响。
桥面结构的设计需兼顾其承载能力、防水、保养维护难度以及美观度等多个因素,以满足用户的实际需求。
4. 技术细节的考虑除了上述三个要点之外,大跨度桥梁的设计还需要考虑到许多技术细节,例如桥墩的设计、桥面在地震和风灾等突发情况下的应对方案等。
所有这些技术细节的考虑需要设计人员具备充分的专业技能和对使用的材料、质量和工艺的细致把握。
优化策略:1. 综合运用多种技术并选择最佳在大跨度桥梁设计时,设计人员应该充分利用各种计算和模拟工具,以确保设计方案的准确性和最佳性。
通过综合运用各种计算、测试、模拟、仿真等现代技术,设计人员可以更好地理解桥梁结构的行为规律,提高设计方案的效率和质量。
2. 优化材料和结构在大跨度桥梁设计时,优化材料和结构也非常重要。
通过选择更合理的材料和结构设计方案,可以达到减少自重、提高承载能力、提高使用寿命、降低维护成本等多个优化目标。
大跨度桥梁的结构优化研究综述
专题开发综述大跨度桥梁的结构优化研究综述胡秋香(河海大学土木工程学院,南京210098)[摘 要] 简要介绍了大跨度桥梁结构优化设计的研究现状及常用的优化方法,并根据目前的发展状况对其未来的研究发展方向作了展望。
[关键词] 大跨度桥梁;结构优化;研究现状[中图分类号] T U279.7+2, T U393.3 [文献标识码] A [文章编号] 10012523X (2005)0120094205AN OVERVIEW IN STRUCTURAL OPTIMIZATIONFOR LONG -SPAN BRID GESHu Qiu 2xiang[Abstract ] This paper briefly presents the present status of structural optimization for long -span bridges.S ome methods of optimaldesign are discused.And the future trends on research development are als o prospected.[K eyw ords ] Long 2span bridges ;S tructural optimization ;Present status of researches 收稿日期:2004-10-08作者简介:胡秋香(19742),女,毕业于河海大学土木工程学院,工学学士,现就读该校硕士研究生,主要研究方向为大跨度桥梁结构优化。
1 大跨度桥梁结构及其设计理论的发展随着我国经济的发展,大跨径桥梁的建设在20世纪末进入了一个高潮。
大跨度桥梁形式多样,有斜拉桥、悬索桥、拱桥、悬臂桁架桥及其它的一些新型的桥式,如全索桥,索托桥,斜拉2悬吊混合体系桥、索桁桥等等。
其中,悬索桥和斜拉桥是大跨径桥梁发展的主流。
近20年来发展最快的大跨径桥梁是斜拉桥,而遥遥领先的是悬索桥。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略【摘要】大跨度桥梁设计在现代交通建设中占据着重要地位。
本文从引言、正文和结论三个部分来探析大跨度桥梁设计的关键要点与优化策略。
在介绍了大跨度桥梁设计的重要性,为读者提供了背景信息。
正文部分分别讨论了大跨度桥梁设计的关键要点、优化桥梁结构设计、考虑桥梁施工和维护因素、采用新技术和材料优化设计以及桥梁设计经验分享。
在结论部分对大跨度桥梁设计的要点与优化策略进行总结,强调了设计过程中需要考虑的关键因素。
通过本文的探讨,可以帮助工程师和设计师更好地理解大跨度桥梁设计的重要性,从而提高设计水平和桥梁质量。
【关键词】大跨度桥梁设计、设计要点、优化策略、桥梁结构、施工、维护、新技术、新材料、经验分享、总结1. 引言1.1 介绍大跨度桥梁设计的重要性大跨度桥梁设计是桥梁工程中的一个重要领域,它不仅在工程上有着复杂的技术挑战,而且在社会经济发展中扮演着重要的角色。
大跨度桥梁可以连接城市间的跨度,缩短交通路线,促进区域经济发展,方便人民出行。
大跨度桥梁在水利、铁路等领域也有着广泛的应用,对于国家的基础设施建设具有重要意义。
随着科技的不断进步,大跨度桥梁设计也在不断创新与优化。
优秀的大跨度桥梁设计能够在保证安全性的前提下,最大限度地降低工程成本,提高工程质量,延长桥梁的使用寿命,减少对环境的影响。
深入探讨大跨度桥梁设计的要点与优化策略,对于促进桥梁工程的发展,提高桥梁设计水平具有重要意义。
本文将详细介绍大跨度桥梁设计的关键要点和优化策略,为读者提供有益的参考和借鉴。
2. 正文2.1 大跨度桥梁设计的关键要点大跨度桥梁设计的关键要点包括许多方面,其中首要的要点是结构稳定性。
由于大跨度桥梁所承受的荷载比较大,因此在设计中必须充分考虑桥梁结构的稳定性,确保桥梁能够稳定地承受各种荷载。
还需要考虑桥梁的荷载传递路径,确保桥梁结构内部的力学传递路径是合理可靠的,避免出现单点集中荷载导致结构破坏的情况。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略目前桥梁设计领域内比较常见的大跨度桥梁设计形式主要包括斜拉桥结构、悬索桥结构、拱桥结构等几种形式,不同的桥梁结构有着不同的设计要点,设计人员需要结合桥梁工程建设的地质环境、跨度距离等相关信息作为理论依据进行设计,并且合理的采用局部优化、整体优化、上部结构优化以及塔吊结构优化等方式对其进行优化,以求最终能够达到较为理想的施工效果,这也是笔者将要与大家进行重点探究的核心问题。
标签:大跨度桥梁;设计要点;优化策略桥梁工程一直以来都是国内交通领域中非常基础的项目之一,虽然近几年来国内的桥梁施工技术已经得到了显著的提升,但是对于一些大跨度的桥梁项目而言,工作人员在实际施工的过程中仍然会存在一些缺陷问题,为了可以有效的对这些缺陷问题进行优化,工作人员也制定了相应的优化方案,接下来笔者将以大跨度桥梁项目为例,从设计要点以及优化策略等方面对其展开详细的论述,希望以下内容可以对相关设计人员有所裨益。
一、设计要点(一)斜拉桥结构设计其他传统的桥梁结构相比,斜拉桥结构的应用优势主要体现在强稳定性和高稳定性等方面,斜拉桥结构通常是由主梁、拉索等几个部分共同构成,设计人员在设计斜拉桥结构时,需要重点注意以下设计要点:第一,结构施工场地的实际情况,合理的将三部分结构通过相互组合形成不同的桥梁体系,如支撑体系、悬浮体系等等;第二,设计人员在对斜拉桥的索面结构进行设计时,需要以斜拉桥所能承受承载力的最大值为标准,通常可以设计为双平行式或者双索面式,以提高斜拉桥结构的稳定性;第三,由于斜拉桥结构自身具有特殊的自锚特征,因此设计人员在设计时不需要额外对该斜拉桥结构进行锚锭的设计;第四,斜拉桥结构通常适用于跨径通常在200m-800m之间的河流、峡谷等地区[1]。
(二)悬索桥结构设计悬索桥结构主要适用于一些山区地带,通常由主缆、加劲梁、塔柱、锚锭等结构组成,悬索桥结构被广泛的应用于一些跨径较大且高度较高的环境条件中,并且也取得了良好的成效。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁是指跨度超过1000米的桥梁,通常被用于跨越江河、海湾及山谷等地形复杂的地区。
大跨度桥梁设计的要点和优化策略是非常重要的,它们直接影响着桥梁的安全性、经济性和可持续性。
本文将从结构设计、材料选用、施工工艺等方面,探析大跨度桥梁设计的关键要点及优化策略。
一、结构设计1. 桥梁结构形式选择大跨度桥梁的结构形式选择是首要考虑的问题。
常见的大跨度桥梁结构形式主要包括梁式桥、斜拉桥、悬索桥和拱桥。
在选择结构形式时,需要考虑地质条件、风荷载、施工工艺等多方面因素。
一般而言,斜拉桥适用于跨度超过500米,特别适合跨越水域的大跨度桥梁;悬索桥适用于跨度在1000米以上的超大跨度桥梁,适合跨越海湾等大跨度空间;梁式桥适用于跨度较小的大跨度桥梁,其结构简单,建造成本低;拱桥适用于山谷等地形复杂的地区,美观性较强。
2. 结构的受力分析在大跨度桥梁的设计中,受力分析是至关重要的。
需要充分考虑桥梁在风荷载、地震作用、温度变化等外部载荷作用下的受力情况,确保桥梁结构的稳定性和安全性。
特别是在风荷载的作用下,需要进行风洞实验和风-桥-人三体耦合分析,以保证桥梁的抗风性能。
3. 结构的挠度控制大跨度桥梁在设计中需要严格控制结构的挠度。
挠度是桥梁结构的一项重要指标,影响着桥梁的使用寿命和安全性。
在设计中需要通过合理的结构设计和截面配置,控制结构的挠度和变形,保证桥梁在使用中的稳定性和安全性。
二、材料选用1. 高强度材料的应用在大跨度桥梁的设计中,高强度材料的应用是至关重要的。
高强度材料具有抗拉强度高、疲劳性能好等特点,可以有效提高桥梁的承载能力和抗震性能。
在大跨度桥梁的设计中,需要优先选用高强度混凝土、高强度钢材等材料,以提高桥梁的整体性能。
2. 耐久性材料的选择大跨度桥梁一般使用寿命较长,因此在材料选用上需要注重耐久性。
对于混凝土结构,可以选用耐冻融、耐盐雾、抗硫酸盐侵蚀等性能优良的混凝土材料;对于钢结构,可以选用耐腐蚀、耐疲劳等性能优良的钢材。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁设计是桥梁工程领域中一项重要而复杂的任务。
在设计大跨度桥梁时,需要考虑多个因素,并根据桥梁特点进行合理的优化。
本文将从设计要点和优化策略两个方面进行探析。
设计要点:1.结构类型选择:大跨度桥梁可以采用不同的结构类型,如悬索桥、斜拉桥、拱桥等。
在选择结构类型时需要考虑桥梁所要跨越的距离、地质条件、风荷载、桥梁承载能力等多个因素。
针对不同情况选择合适的结构类型能够提高桥梁的工程效益和经济效益。
2.材料选择:大跨度桥梁需要承受较大的荷载,因此在材料选择上应该注重强度和耐久性。
常见的桥梁结构材料包括钢材、混凝土、预应力混凝土等。
根据桥梁的使用环境和实际荷载情况选择适宜的材料有利于提高桥梁的使用寿命和安全性能。
3.结构布局设计:大跨度桥梁的结构布局需要满足桥梁的功能需求和力学要求。
在结构布局设计中需要考虑桥梁的几何形状、梁、柱的布置、悬挂系统的设置等。
合理的结构布局能够提高桥梁的稳定性和刚度,同时减小结构的自重。
优化策略:1.结构减重:大跨度桥梁的自重对桥梁的荷载承载能力和经济性能有很大影响。
在设计中需要采用轻量化的结构形式和材料,合理安排荷载传递路径,减少结构的自重。
可以考虑使用空心桥梁、薄壁箱梁等轻型结构,采用高强度材料和板材等。
2.减小风荷载:大跨度桥梁容易受到风荷载的影响,特别是对于悬索桥、斜拉桥等风敏感的结构。
为了减小风荷载的影响,可以采用气动外形较好的桥梁形式,设置避风墙或桥梁护栏等减小风阻的措施。
3.加强结构抗震能力:地震是威胁大跨度桥梁安全性的重大因素之一。
为了提高桥梁的抗震能力,可以采用隔震装置、阻尼器等抗震措施,增加桥梁的刚度和稳定性。
4.考虑施工难度:大跨度桥梁的施工难度较大,需要考虑施工的安全和经济性。
在设计中需要充分考虑施工过程中的施工工艺、设备和材料的可行性,合理安排桥梁的施工次序和施工期限,优化施工方案,以提高施工效率和降低成本。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁设计是桥梁工程中的一个重要领域,需要考虑多方面的因素,包括结构强度、稳定性、经济性等。
本文将探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略,以帮助工程师在设计过程中更好地进行决策。
在大跨度桥梁设计中,设计要点主要包括以下几个方面:1. 结构安全与稳定性:大跨度桥梁需要能够承受荷载并保持稳定,因此结构的安全性与稳定性是首要考虑的因素。
工程师需要对桥梁进行详细的力学分析,确保其能够在各种荷载情况下保持结构的完整性和稳定性。
2. 结构材料与施工工艺:大跨度桥梁需要使用适宜的结构材料,并采用适当的施工工艺。
结构材料的选择应考虑材料的强度、耐久性、抗腐蚀性和可持续性等因素。
施工工艺需要确保结构的质量和精度,同时尽量减少对环境的影响。
3. 结构刚度与振动特性:大跨度桥梁的刚度与振动特性对桥梁的使用和舒适性有很大影响。
设计中需要考虑桥梁的刚度调整与混吨,尽量降低桥梁的振动幅度,提高行车的舒适性。
4. 经济性与可持续性:大跨度桥梁的设计应考虑经济性和可持续性,以尽量减少建设和维护成本,同时对环境和资源的影响要做出评估。
在设计过程中需要进行多种方案的比较,选择最具经济性和可持续性的方案。
1. 结构优化:通过调整结构的几何形状和材料的分布,达到最佳的设计效果。
优化包括减少结构材料的使用量、降低桥梁的自重、提高结构刚度等。
可以利用计算机辅助设计软件进行结构优化的分析。
2. 荷载优化:结构的设计要符合预定的使用要求,但也不能过于保守,浪费材料。
优化荷载分析方法可以提高结构的使用效率和经济性。
通过详细参数的调整,结构可以减轻荷载导致的应力和变形,从而减少结构的成本。
3. 施工优化:在桥梁施工过程中,通过合理的施工工艺和技术,可以缩短工期、降低成本,并保证施工质量和安全。
优化施工方案可以包括选择最佳的施工方法、优化工序、采用先进的施工设备等。
4. 可持续性优化:大跨度桥梁的设计应遵循可持续发展的原则,优化设计中应充分考虑环境、社会和经济的可持续性。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略随着城市化的快速发展,大跨度桥梁成为连接城市与城市、连接岛屿与大陆、连接海中与陆地的重要交通设施。
大跨度桥梁所处的复杂环境和对安全性的高要求,对设计师提出了非常高的设计要求。
为了实现大跨度桥梁的安全、经济、美观等目标,需要设计者综合考虑多个方面的因素,本文就大跨度桥梁设计的设计要点和优化策略进行探析。
1. 跨度选择和结构类型大跨度桥梁的跨度是指两座主桥墩之间的距离,跨度选择需要考虑桥梁的使用条件、地形、风荷载、海水动力等多个因素。
结构类型涉及到桥梁的主要构造类型,包括悬索桥、斜拉桥、钢拱桥、斜拉索拱桥等。
不同结构类型有不同的优缺点,设计应该根据具体情况选择合适的结构类型。
2. 土力学分析土力学分析对桥梁的安全性和经济性有重要影响。
设计者需要对桥梁周围的地质、水文情况进行全面的分析和评估,以确定桥墩的位置和形态、基础的设计和施工方法等。
3. 材料和结构抗风荷载性能设计风荷载是大跨度桥梁结构的重要荷载之一,设计者需要根据风荷载的作用条件、桥梁的结构特点、材料性能等因素,采取合适的设计方法和措施,提高桥梁的抗风能力。
4. 施工安全性设计施工安全是大跨度桥梁建设过程中必须要考虑的一个方面。
设计者需要根据桥梁的特点和施工情况,设计合理的工程方案,确保施工过程中的安全性和便捷性。
大跨度桥梁的各类结构类型都有优点和缺点,没有绝对的优劣之分。
设计者需要根据实际情况,综合考虑各种结构类型的优缺点,选择最优的结构类型。
2. 优化材料的选用不同材料有不同的性能和经济性,设计者可以根据桥梁的特点和作用条件,选择合适的材料进行设计,以提高桥梁的性能和经济效益。
3. 优化荷载计算荷载是大跨度桥梁设计的重要因素之一,优化荷载计算可提高桥梁的抗荷能力和安全性。
同时,在荷载计算过程中,要充分考虑可能的极端情况,以确保桥梁的安全性和可靠性。
4. 优化施工方案总之,大跨度桥梁设计涉及到多个方面的因素,需要设计者全面考虑、综合运用多种设计方法和策略,以实现桥梁的安全、经济、美观等目标。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁作为现代工程建筑中的重要组成部分,一直以来都备受关注。
其设计要点和优化策略对于桥梁的安全性、经济性和可持续性起着至关重要的作用。
本文将从设计要点和优化策略两个方面对大跨度桥梁进行探析,以期对相关领域的研究和实践有所启发。
一、设计要点1. 结构安全性大跨度桥梁的结构安全性是设计的首要考虑因素。
在设计时需要充分考虑桥梁承载能力、抗震性能、抗风性能以及长期使用安全性等因素,确保桥梁在各种外部作用下的稳定性和安全性。
2. 施工可行性大跨度桥梁的施工是一个复杂而又耗时耗力的过程,因此在设计时需要充分考虑施工的可行性和便利性。
对于采用悬索结构的大跨度桥梁,需要考虑悬索的制作和安装过程,确保施工过程中的安全性和效率性。
3. 经济性大跨度桥梁的设计还需要考虑其经济性,包括建设成本、维护成本和使用成本等因素。
在桥梁设计中需要尽量降低建设和维护成本,提高桥梁的使用效益,确保桥梁的经济性。
4. 可持续性在当今社会,可持续发展已成为各行业发展的重要方向,大跨度桥梁的设计也需要考虑其对环境的影响和可持续性。
可以采用新型的环保材料和技术,减少对环境的影响,提升桥梁的可持续性。
二、优化策略在大跨度桥梁的设计中,需要充分考虑结构的优化,以提高桥梁的承载能力和使用效益。
结构优化可以通过采用新型材料、优化桥梁结构形式和减轻桥梁自重等方式进行,以提高桥梁的经济性和可持续性。
大跨度桥梁的施工是一个复杂的过程,需要充分考虑施工的优化。
可以采用先进的施工技术和装备,提高施工效率和质量;同时也可以对施工过程进行优化设计,减少对周边环境的影响。
3. 成本优化4. 环境优化大跨度桥梁的设计要点和优化策略是桥梁设计中需要考虑的重要问题。
通过充分考虑结构安全性、施工可行性、经济性和可持续性等因素,并通过结构优化、施工优化、成本优化和环境优化等策略,可以提高大跨度桥梁的设计水平,确保桥梁在建设和使用过程中的安全性、经济性和可持续性。
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略
探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略大跨度桥梁是指单跨跨度在200米及以上的桥梁。
由于其所承受的荷载和自然环境条件的不确定性,对于其设计要求以及设计过程中的优化策略具有非常高的要求。
本文将介绍大跨度桥梁设计的要点和优化策略。
1. 结构安全性:大跨度桥梁所承受的荷载较大,其结构设计必须保障其安全性,不能出现任何结构安全隐患。
2. 舒适度:大跨度桥梁所处的地理环境复杂,其设计必须考虑到风、震、温度等因素对行车舒适度造成的影响。
3. 经济性:大跨度桥梁的工程造价往往较高,其设计必须考虑到经济效益,追求最佳的设计参数。
4. 耐久性:大跨度桥梁的设计与合理的维护策略对其耐久性具有重要的影响。
5. 可靠性:大跨度桥梁设计必须确保桥梁在自然环境和疏散事故等情况下保持良好的可靠性。
1. 结构设计的优化:在结构设计阶段,可以通过选择材料、常规工艺等手段来降低成本并提高力学性能,实现结构设计的优化。
2. 桥面形状的优化:大跨度桥梁的桥面形状对行车舒适度具有重要的影响。
通过优化桥面形状,可以有效降低风振造成的不适感,保障行车舒适度。
3. 抗风优化:风振是大跨度桥梁中较为普遍的问题之一。
通过采用加强措施或者减小桥面截面积等方式进行抗风优化,可以有效避免风振问题。
4. 施工优化:施工阶段的优化措施可以降低施工成本和时间,减少对周边环境的影响。
5. 维护优化:桥梁的维护策略对其整体经济性和耐久性具有重要影响。
通过建立科学的维护管理系统和进行对桥梁承载能力的监控,可以延长大跨度桥梁的使用寿命。
以上为大跨度桥梁设计的要点及优化策略,目的在于在开发新的大跨度桥梁时,避免项目设计中出现不必要的时间和经济浪费,提高设计的效率和质量,保障大跨度桥梁的安全性和经济性。
大跨度公路桥梁结构设计要点探讨
大跨度公路桥梁结构设计要点探讨武汉达丰工程科技有限公司湖北省武汉市 430056摘要:为了满足我国不同地区交通运营的实际需求,大跨度桥梁工程不断增多。
随着土木工程行业的不断发展,大跨度桥梁的设计理念和方法均得到了创新和改进,但由于工程建设区域的地质地形条件、交通荷载、技术工艺难度等因素存在着较大差异,大跨度桥梁结构设计仍面临着巨大挑战。
为了提高大跨度桥梁设计水平,需要深入研究整体结构设计方案和优化调整策略,从而提高大跨度桥梁的建设质量。
关键词:大跨度桥梁;结构设计;要点0引言近年来,我国公路桥梁的建设规模迅速扩大,各种大跨度的桥梁层出不穷。
预应力连续梁桥具有结构刚度大、变形少、施工和维护方便等特点,在大跨度公路桥梁种应用较为广泛。
随着我国机械化程度的不断提高和高强混凝土的广泛应用,预应力混凝土连续梁桥的逐渐呈现出大跨径、轻结构的发展趋势。
悬臂梁施工中,悬臂在各个阶段所受荷载不同,采用分段浇筑法容易造成施工误差,为此需要确保悬臂施工各个阶段的线性平顺。
所以,在预应力连续梁桥悬臂施工中,对挂篮设计、现场拼装以及悬臂施工实时监控是非常有必要的。
1大跨度连续桥梁在动荷载下破坏特征及施工影响因素1.1大跨度桥梁结构及其设计理论的发展大跨度桥梁施工技术发展于欧美地区,于21世纪初引进我国。
由于我国不同地区的桥梁建设需求不同,其结构设计差异十分明显。
通过对我国桥梁工程建设的实际情况分析,我国大跨度桥梁建设规模不断扩大,桥梁结构设计与施工方面的理念和方法均不断创新,但在大跨度桥梁建设中,相关知识理念仍不完善,因此,还需要对大跨度桥梁结构设计策略和施工技术工艺进行深入探究。
在桥梁工程结构设计过程中,设计人员应充分利用自己的专业知识,结合实践经验编制设计方案,对桥梁结构强度、刚度、稳定性等指标进行设计计算,同时,需将多个设计方案进行对比分析,找出最佳设计方案。
1.2大跨度桥梁在地震荷载下的破坏特征由于桥梁的结构特点,长期使用的桥梁在地震等外部环境下会造成桥体及桥梁构件的损坏,特别是桥体与支座的连接会发生较大的变化。
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大跨度桥梁的结构优化研究综述
摘要:随着我国经济的发展,大跨径桥梁的建设在20 世纪末进入了一个高潮。
大跨度桥梁形式多样,有斜拉桥、悬索桥、拱桥、悬臂桁架桥及其它的一些新型的桥式,如全索桥,索托桥,斜拉2悬吊混合体系桥、索桁桥等等。
其中,悬索桥和斜拉桥是大跨径桥梁发展的主流。
近20 年来发展最快的大跨径桥梁是斜拉桥,而遥遥领先的是悬索桥。
当前世界最大跨度的悬索桥是1998 年建造的日本明石海峡大桥,其主跨度为1 991 m;世界最大跨度的斜拉桥是1999 年建造的日本多多罗桥,其主跨度为890 m。
1 大跨度桥梁结构及其设计理论的发展
随着我国经济的发展,大跨径桥梁的建设在20 世纪末进入了一个高潮。
大跨度桥梁形式多样,有斜拉桥、悬索桥、拱桥、悬臂桁架桥及其它的一些新型的桥式,如全索桥,索托桥,斜拉2悬吊混合体系桥、索桁桥等等。
其中,悬索桥和斜拉桥是大跨径桥梁发展的主流。
近20 年来发展最快的大跨径桥梁是斜拉桥,而遥遥领先的是悬索桥。
当前世界最大跨度的悬索桥是1998 年建造的日本明石海峡大桥,其主跨度为1 991 m;世界最大跨度的斜拉桥是1999 年建造的日本多多罗桥,其主跨度为890 m;而中国最大跨径的悬索桥是江苏润杨长江公路大桥,主跨度1 490 m ,在世界悬索桥行列中位居第三;中国最大跨径的斜拉桥为江苏南京长江第二大桥,主跨度628 m ,在世界钢箱梁斜拉桥中位列第三;湖北荆州长江公路大桥,主跨径达500 m ,在世界预应力混凝土斜拉桥中位列第二。
目前的桥梁技术已经能较好的解决现存问题,但是随着桥梁跨度不断增大,向着更长、更大和更柔方向发展,为了保证其可靠性、耐久性、行车舒适性、施工简易性和美观性及其统一还有大量的工作要做。
桥梁工程结构设计的过程也就是如何处理桥梁结构的安全性(可靠性、耐久性) 、适用性(满足功能要求及行车舒适性) 、经济性(包括建设费用和维修养护费用) 及美观性的过程。
传统的桥梁结构设计,要求设计者根据设计要求和实践经验,参考类似的桥梁工程设计,通过判断去构思设计方案,然后进行强度、刚
度、和稳定等各方面的计算。
但由于设计者经验的限制,确定的最终方案往往不是理想的最优方案,而仅为有限个方案中接近最优的可行方案。
桥梁结构优化理论是传统桥梁结构设计理论的重大发展,也是现代桥梁设计的目标。
它是使所有参与设计计算的量部分以变量出现,在满足规范和规定的前提下,形成全部结构设计的可行方案域,并利用数学手段,按预定的要求寻求最优方案。
2 大跨度桥梁结构优化设计的研究现状
尽管早在19 世纪中期就出现了现代意义上的结构优化设计理论,但将其应用于桥梁结构设计的相关研究却出现较晚。
国外在20 世纪60 年代开始有了桥梁结构优化设计的研究,而我国直到20 世纪70 年代末才开始有这方面的研究。
这是因为桥梁结构设计变量多,活载复杂难于处理,需要大容量的计算机和很长的运行时间。
开展得最早也发展得最为成熟的是桁架桥的优化设计。
而对大跨度桥梁的优化设计的研究却是在20 世纪末大跨度桥梁飞速发展后才发展起来的,综合起来主要集中在以下几个方面。
2.1局部优化
局部最优虽不能等同于整体最优,但却有益于整体最优,并促进桥梁结构的发展。
因为对局部的优化设计变量相对较少而使研究的难度大大减小,研究的深度因而能更透彻。
目前对大跨度桥梁的局部结构优化研究已涉及到大跨度桥梁结构设计及施工的各个方面,主要有:
2. 1.1 加劲梁横截面的优化
大跨度桥梁的加劲梁主要有钢梁、混凝土梁、混合梁和叠合梁。
根据目前全世界己建成的大跨度桥梁统计,跨度分别排在前12 位的斜拉桥和悬索桥,其主跨加劲梁形式大多为钢梁,而钢与混凝土结合梁和混凝土梁较少且跨度相对较小。
这些钢与混凝土结合梁桥主要在我国采用较多,这与我国经济有关。
而随着我国经济的发展和近年来国家对钢结构发展的大力支持与鼓励,以及桥梁跨度的进一步发展和钢结构本身自重轻、强度大,适合大垮度桥梁的特点,估计未来的大跨度桥梁结构的加劲梁尤其是超大跨度的桥梁会以钢结构为主。
这就意味着我们对大跨度桥梁加劲梁的研究也当以钢梁为主。
在钢梁中,钢箱梁又因其流线外形且抗扭刚度大而空气动力稳定性较好,因而应用最广。
目前,对加劲梁横截面的优化研究很少,因其受力和结构都太复杂,牵涉的
方面也太多。
事实上大跨度桥梁主梁耗材最大,其截面形式对桥的空气动力稳定性有很大的影响。
怎样选择合理的流线形截面,使大跨度桥梁有好的空气动力稳定性,又受力合理,节省材料,还有待我们作进一步的研究。
2.1.2 斜拉索或主缆的动力优化
目前的大跨度桥梁主要有斜拉桥、悬索桥及其它的一些新型的桥式,如全索桥,索托桥,斜拉2悬吊混合体系桥等。
这些桥式都有一个共同的特点,即都由缆索支承,且桥面较柔,属柔性结构,阻尼低。
在外部激励下,拉索极易发生意想不到的大幅振动。
如风雨共现时的风雨振现象,主梁和拉索之间耦合振动引起的参数共振、拉索的自激振动等。
拉索的大幅振动容易引起拉索锚固端的疲劳、降低拉索的使用寿命,严重时甚至对桥梁安全构成严重威胁。
因此,大跨度桥梁的动力问题显得尤为重要。
10 多年来,国内外学者对斜拉索的振动控制进行了许多研究,提出了许多减震措施,目前常用的减振方法是在拉索上外加被动阻尼器(称为被动控制) ,如粘性阻尼器、摩擦阻尼器等,但这种阻尼器具有明显的缺点,不能根据外部的激励情况调节阻尼力,受环境温度影响大,因而难以达到理想的减振效果。
最近,一种智能阻尼装置———磁流变阻尼器被开发用于振动控制。
该阻尼器由智能材料磁流变体制造,通过调节输入电压可以提供可变阻尼。
湖南科技大学的王修勇等采用数值仿真方法,对阻尼器优化电压进行了研究,进一步完善了磁流变智能阻尼器拉索减振技术。
还有一种主动控制技术,即利用外部能源,在结构受激励过程中,对结构施加控制力或改变结构的动力特性,从而迅速地减小结构的振动反应。
主动控制技术造价昂贵,但效果好,适用性广,能对结构多个振形进行控制。
对其优化设计主要是寻找最优控制参数,使系统达到较优的性能指标。
国内外的学者经过多年的研究,已提出多种算法,主要有经典线性最优控制法、瞬时最优控制法、模态空间控制法、极点配置法、预测控制法及其中的两种或多种方法组合等。
2.1.3 索力调整优化
大跨度桥梁的收缩徐变、非线性性条件等影响会随着跨度的增大越来越显著,但最终控制主梁应力和线形的直接因素还是斜拉索力和施工时的立模标高,因而确定合理的索力对斜拉桥的材料用量及结构安全性都有十分重要的意义。
然
而斜拉桥作为一个高次超静定结构,施工中又要经过体系转换,如何确定合理的成桥索力,同时又能保证施工中的塔梁受力均匀合理,是目前进行斜拉桥施工监测控制的主要目标。
国内外对索力调整优化的研究进行得较早,发展得也较为成熟。
目前,有关索力调整的理论主要有4 大类:
a) 指定受力或位移状态的索力优化,如刚性支承连续梁法和零位移法。
b) 无约束的索力优化,如弯距平方和最小法和弯曲能量最小法。
c) 有约束的索力优化,如用索量最小法。
d) 影响矩阵法。
影响矩阵法能得到不同目标函数、不同加权的优化结果,又能计入预应力、活载、收缩徐变、约束优化等影响,既可用于确定索结构合理状态,也可用于施工阶段和成桥阶段的索力调整,实现了结构调整与结构优化的统一。
影响矩阵法包含了前 3 种优化方法,是目前最为完备的一种斜拉桥索力优化理论。
2.1.4 索塔的结构优化
索塔的优化主要是塔高和受力合理性的优化。
塔太高会给施工带来困难,增加造价。
而塔太矮会降低拉索的工作效率,增加主梁和拉索的受力。
因此单独对塔高的优化不一定是经济的,而应和其它部分结合起来考虑。
塔的受力合理性与塔的结构形式、缆索形式、缆索锚固形式及锚固点分布有关,也是一个值得研究的课题。
2.1.5斜拉索和吊索锚固的优化
斜拉索和吊索锚固的形式和锚固点的布置对索塔和主梁的应力集中问题和结构形式有一定的影响,应和索塔和主梁结合起来考虑。
2.1.6悬索桥锚锭的优化
悬索桥的锚锭有自锚式和地锚式。
自锚式一般只有在无法使用地锚式时才采用。
地锚的优化涉及到地质条件问题,目前研究较少。
自锚式一般很少采用,研究也很少。
2.1.7 桥墩及基础优化
对于大跨度桥梁桥墩和基础的优化,不论数量、位置、还是结构形式,一般都受地质条件的限制,应针对具体桥梁来考虑。
因此,大跨度桥梁的桥墩优化设计一般都是独立的,受上部结构影响很小。