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桥梁结构选型综述.doc

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文档介绍:桥梁结构选型综述
20世纪50 年代的木桥, 60~ 70 年代的拱桥, 80 年代的梁桥, 90 年代的斜拉桥, 20 世纪末的悬索桥、立交桥, 每个时代桥型的发展均是桥梁结构技术进步的结果。
2桥梁结型、三维分析模型和四维分析模型,分析模型是人类探索未知领域的方法和手段。
平面分析模型:力学书和设计教材和设计手册上经典的分析模型,如刚架、排架、框架、屋架、楼梯、雨棚、楼板、梁、柱、支撑结构、平面应力结构、平面应变结构等所有常用建筑形式,通过100多年的实践经验证明,对常规建筑平面分析模型简单实用基本概念清晰准确不失为一种优秀的分析模型。
三维分析模型:三维分析模型平面分析模型的发展和扩充对于向高层超高层结构、膜结构、索结构、空间体型复杂和不规则结构(如凉水塔或煤气柜)、网架和网壳结构等采用三维分析模型是最佳的选择,该分析模型可以模拟出结构各构件在三维空间种的相互作用和影响,可以准确提供各种构件指定截面上的内力位移和应力。可以为设计提供准确的资料和信息,确保各种空间结构设计的合理性。
四维分析模型:四维分析模型是三维分析模型在时间空间维度上的拓展,可以分析在地震波作用下结构的反映、可以模拟施工荷载、可以模拟风洞、可以模拟水化热、混凝土的收缩和徐变、焊接过程应力变化和残余应力、可以分析结构在流体力场和固体力场中的耦合作用,该种分析方法还有待发展目前还未完全成熟,但这是结构设计的发展方向。
设计分析方法主要有:静力分析、动力分析、材料非线性分析、几何非线性分析、模态分析和屈曲分析以及静力和动力弹塑性分析(PUSHOVER)等。   
6桥梁结构选型评价方法
层次分析法(AHP)是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上把定性分析与定量分析相结合的一种层次权重决策方法。这种方法的特点是在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上,利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化,从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。对于兼有定性因素和定量因素的系统问题,能较简便地进行综合评价和最佳方案决策,且其概念简明、使用方便、计算简便,它特别适用于那些难于完全定量分析,决策结果难于直接准确计量的场合[ 5] 。现行的桥梁选型方法大多是根据调查分析与估算,列出待选方案的技术、经济等指标,然后凭借设计人员的经验取舍。这种方法受主观因素的影响较大,评价过程繁琐,优选结果公认度差。综合以上分析,层次分析法适用于桥梁结构型式选择的过程中。文献[ 6 ]应用层次分析法对桥梁的安全性进行了评价,文献[ 7 ]将层次分析法应用于桥梁加固方案的选择中,武汉理工大学袁海庆应用层次法对桥梁的综合性能进行了分析[ 8] ,同济大学博士乐云祥在自己的博士论文中也应用了该方法对缆索支承体系桥梁效率进行评价[
9 ] 。
桥梁结构选型发展展望
桥梁结构分析技术最初主要是用于新建桥梁的设计,现在正逐步转向旧桥加固过程的力学分析和桥梁垮塌反演过程的力学分析,这是对桥梁结构分析技术研究面临的新的挑战。
今后桥梁结构分析技术的研究方向是加强计算数据和CAD绘图软件的联系,使得计算绘图能够一体化,进一步提高设计效率。另外,要加强基于空间梁格单元、板壳单元及实体单元,能够考虑结构非线性和动力特性计算的桥梁空间结构分析软件的研究,形成具有国际竞争力的桥梁空间结构分析软件产品。[10]将我们的桥梁空间结构分析软件与国际接轨,加入国际竞争的行列。最近我院刚通过交通部鉴定的“桥梁三维预应力分析专用系统BridgeKF”,在桥梁结构实体单元空间专业分析上迈出可喜的一步。目前箱梁桥很多裂缝产生的原因都与空间分析不够有关系,空间分析是未来的趋势。[11]
中国目前是桥梁大国,正在向桥梁强国迈进。桥梁结构分析是桥梁技术的关键,如果我们不能掌握这一核心技术,国内大桥设计都要依赖于国外桥梁结构分析软件,何谈桥梁强国。[12]
7结语
桥型方案的选择应结合各桥型方案的特点,充分考虑桥梁结构的安全耐久、满足使用的要求,同时兼顾造价较低、施工及维修养护方便, 与周围景观相协调等原则, 综合比较各桥型方案在满足桥梁安全、适用、经济、美观等方面的优缺点, 从而选择出各方面具有均衡优势的桥型。
参考文献
[1] 林同炎《结构概念和体系》
[2] 范立础. 桥梁工程[M] . 上册 北京: 人民交通出版社, 2001.
[3]樊洪涛, 杨文韬. 桥梁设计中的自然、生态倾向与人文化
[4] 城市道桥与防洪, 2005(4) : 36- 38
[5] 陈述云,张崇甫. 多指标综合评价方法及其优化选择研究[ J ]. 数理统计与管理, 1994,
[6] 张永清, 冯