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稳定型悬索桥桥面系的构建及其力学性能的研究与优化

发布时间:2018-04-09 18:35

  本文选题:稳定型悬索桥 切入点:桥面杆系 出处:《昆明理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:稳定型悬索桥由于增加反张拉结构,整个桥处于预张状态,整体刚度随之增加,致使桥的稳定性大幅度增加。桥面系的设计可以不像普通悬索桥那样通过增加桥的重量来获得桥的重力刚度,而是只需要满足桥面上作用静载和动载作用时的刚度及强度即可。因此,桥面结构可以设计得更加轻和薄,以发挥材料作用和降低造价。论文将对桥面系的构成及其力学性能进行研究,对不同结构形式进行对比分析,优化出较好的结构形式和布局。主要研究工作及成果如下:1.对稳定型悬索桥中的桥梁的型式和结构参数作归纳和统计分析,分析可选型式的特点。阐述桥梁的构造特点和构造型式。对照原设计的常规工字形桥梁及混凝土桥面方案,设计截面为方形的箱型梁作为加劲梁的方案,创新之处在于运用箱型梁将两端封口,形成封口箱型梁作为加劲梁的另一种方案。2.分析研究悬索桥的相关理论,拟选择大型通用有限元软件ANSYS作为结构分析软件。在求解过程中可从多方面入手,建立桥面杆系计算模型。在此之前先对开口梁、闭口梁和封口梁进行研究,找到力学性能较好的截面形式。再将其应用于稳定型悬索桥的力学分析当中。3.根据桥面的受载情况,设计三种桥面系结构,并应用有限元法对三种形式的结构进行静力状态下的强度和刚度分析,尤其对扭转时的刚度分析。初选力学性能较优的桥面结构形式。4.建立稳定型悬索桥的有限元模型。考虑桥的几何非线性特性,在三种桥面系置于全桥系统中的情况下对桥在最不利静载荷作用时侧向变形和扭转变形进行研究。以改善整体结构性能为准确定桥面系的结构形式。5.计算桥的固有特性,和已有的结果作对比,研究桥面系的改变对桥固有特性的影响。通过以上几个方面找出最适合稳定型悬索桥的加劲梁类型,从而可对稳定性悬索桥进行进一步的优化。通过对静力特性、结构特性与动力特性的对比,找出稳定型悬索桥的优化模型。
[Abstract]:The stability of the stable suspension bridge is greatly increased because of the increase of the reverse tension structure, the pretension state of the whole bridge and the increase of the overall stiffness.The design of deck system can not increase the weight of the bridge to obtain the gravity stiffness of the bridge, but only satisfy the stiffness and strength of the static and dynamic loads on the deck.Therefore, the bridge deck structure can be designed lighter and thinner to play the role of material and reduce the cost.In this paper, the structure and mechanical properties of the bridge deck system are studied, and the different structural forms are compared and analyzed to optimize the structure and layout of the bridge deck system.The main research work and results are as follows: 1.The types and structural parameters of the bridges in a stable suspension bridge are summarized and statistically analyzed, and the characteristics of the optional types are analyzed.The structural characteristics and types of bridges are expounded.Compared with the conventional I-shaped bridge and concrete deck scheme, the box beam with square section is designed as stiffening beam. The innovation lies in the use of box beam to seal the two ends of the bridge.Form sealed box beam as another scheme of stiffening beam. 2.In this paper, the theory of suspension bridge is analyzed, and a large general finite element software, ANSYS, is chosen as the structure analysis software.In the process of solution, the calculation model of bridge deck bar system can be established from many aspects.Then it is applied to the mechanical analysis of the stable suspension bridge.According to the loading condition of the bridge deck, three kinds of deck structures are designed, and the strength and stiffness of the three kinds of structures under static state are analyzed by using the finite element method, especially the stiffness analysis in torsion.The bridge deck structure with better mechanical properties. 4.The finite element model of stable suspension bridge is established.Considering the geometric nonlinearity of the bridge, the lateral and torsional deformation of the bridge under the most unfavorable static load is studied under the condition that three deck systems are placed in the whole bridge system.The structural form of bridge deck system is determined by improving the overall structural performance.The natural characteristics of the bridge are calculated and compared with the existing results, and the influence of the bridge deck system on the natural characteristics of the bridge is studied.Through the above several aspects, the type of stiffened beam which is most suitable for stable suspension bridge can be found out, so that the stability suspension bridge can be further optimized.Through the comparison of static, structural and dynamic characteristics, the optimization model of stable suspension bridge is found.
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U448.25

【参考文献】

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本文编号:1727643

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