大跨徑鋼箱梁橋面鋪裝體系結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著我國公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，近十幾年來，我國修建了數(shù)十座大跨徑鋼橋，其中絕大多數(shù)采用正交異性鋼橋面板和瀝青混合料鋪裝體系作為橋面系。正交異性鋼橋面的橋面鋪裝問題不僅在我國、在世界范圍內(nèi)都是一直沒有完善解決的復(fù)雜技術(shù)，因此，尋求一種理想的構(gòu)造，通過優(yōu)化鋼箱梁結(jié)構(gòu)改善鋪裝層的受力狀態(tài)，具有重要的理論意義和實用價值。 本文采用有限元方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在建立計算模型時，假設(shè)橋面結(jié)構(gòu)和瀝青混凝土鋪裝層是連續(xù)完全彈性、均勻和各向同性的，將橋

2、面板、梯形加勁肋、橫隔板和鋪裝層作為完整的結(jié)構(gòu)體系，采用實體單元建立三維有限元，并在對于鋪裝而言的最不利位置施加荷載。通過考慮鋪裝上層厚度、鋪裝下層厚度、橋面板厚度、梯形加勁肋厚度、梯形加勁肋上口寬度、梯形加勁肋底部寬度、梯形加勁肋高度、橫隔板間距和梯形加勁肋間距等因素對鋪裝層受力狀況的影響，找出設(shè)計空間；通過參考國內(nèi)外設(shè)計經(jīng)驗和對鋪裝層材料力學(xué)性能的分析，把鋪裝層內(nèi)最大拉應(yīng)力、最大拉應(yīng)變、表面豎向最大位移、最大剪應(yīng)力、橋面板撓跨比作為

3、優(yōu)化分析的狀態(tài)變量并提出可行區(qū)；以鋪裝體系局部質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)，利用有限元分析軟件中的最優(yōu)化設(shè)計功能對體系中各結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整優(yōu)化，尋求各參數(shù)的最佳組合，從而達(dá)到鋪裝體系優(yōu)化設(shè)計的目的。然后基于最優(yōu)化設(shè)計序列，通過有限元分析軟件優(yōu)化設(shè)計模塊中最優(yōu)梯度法對各參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，得到對鋪裝層控制指標(biāo)影響最大的結(jié)構(gòu)參數(shù)。最后，應(yīng)用P-E法對優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果進(jìn)行驗算，結(jié)果表明，優(yōu)化設(shè)計后橋面板的承載能力也同時得到了提高，說明優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果是