基于主弦管偏心距最小法的拱轴线优化研究

摘要：

对于大跨径钢管混凝土拱桥,拱轴线与压力线的偏差会极大影响桥梁的受力状态.为了解决拱轴线优化问题,克服既有拱轴线优化方法存在拱桥主弦管受力不均、无法充分发挥钢管混凝土拱桥受力性能、结构参数利用率低等问题,提出了一种基于主弦管偏心距最小的拱轴线优化方法,充分发挥了每根弦杆的受力性能,结合图乘法与有限元理论,详细推导了该方法的建立与求解步骤.将全拱肋主弦管偏心距作为优化目标,设置全拱肋主弦管偏心距容许值进行迭代计算,通过迭代的方式实现了拱肋主弦管偏心距的优化.为保证线形的美观性与合理性,通过 3 次样条函数拟合的方式,实现了进一步优化,得到了可用于指导实际施工的拱轴线.在合江长江公路大桥上对该方法进行了验证.结果表明:本方法优化得到的拱轴线能够有效减小主弦管偏心距与弯矩峰值,结构参数利用率更高,相较于合江长江公路大桥初始线形的最大弯矩,优化幅值达到 80%;各关键截面弯矩基本控制在 100 kN·m以内,相较于抛物线、悬链线优化得到的最优拱轴线形,在内力方面整体最优;采用主拱圈全节点坐标的简便计算方法,可结合任意编程语言,实现模型全桥节点坐标的快速修改,配合优化方法便捷地实现拱轴线的优化.

关键词：桥梁工程、拱轴线优化方法、偏心距最小法、钢管混凝土拱桥、样条插值

所属期刊栏目：40

分类号：U448.22(桥涵工程)

在线出版日期：2023-07-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：116-123