大跨度双塔钢桁梁铁路斜拉桥的静动力分析

发布时间：2020-04-25 08:57

【摘要】：斜拉桥因造型独特、跨越能力大等特点被广泛应用于铁路桥梁建设中。其中,钢桁梁铁路斜拉桥凭借其施工方便、抗弯刚度大等优势,在铁路桥梁中应用较多。本论文以在建的某大跨度双塔钢桁梁铁路斜拉桥为工程背景,运用大型通用有限元计算分析软件MIDAS/Civil2019建立斜拉桥模型,进行了该桥的静动力计算分析。本文的研究内容有以下几个方面:(1)介绍斜拉桥的结构体系及发展概况,并对目前斜拉桥静动力分析的研究现状进行了总结。(2)归纳斜拉桥静力分析的基本原理与方法,其中包括合理施工状态的确定、正装迭代分析理论及斜拉桥合理成桥状态的原则、最小弯曲应变能原理。此外,根据斜拉桥动力分析的原理,介绍了斜拉桥自振特性的计算方法,并对时程反应分析法的概念、地震波选取及时频变换进行总结。(3)介绍该桥的工程背景和设计参数,并根据有限元建模的原则及各构件的模拟方法,利用软件MIDAS/Civil2019建立了斜拉桥计算分析模型。(4)运用倒退计算模型对顶推施工阶段导梁和主梁进行计算分析,在悬拼施工阶段运用正装迭代法对主梁、索塔及斜拉索进行静力分析,并对斜拉桥在运营阶段进行荷载组合分析,验算荷载组合下斜拉桥各结构的变形和受力情况。(5)利用子空间迭代法得到了桥梁的自振周期和模态,利用时程分析法计算桥梁的地震响应情况,并进一步分析行波效应对斜拉桥地震响应结果的影响。通过对铅芯橡胶支座的橡胶直径和铅芯直径进行优化设计,得出适合该斜拉桥的支座参数。
【图文】：

第 1 章 绪 论1.1 斜拉桥的结构体系斜拉桥的加劲梁和索塔是桥梁的主要受力构件，表现为压弯受力状态；墩台承担桥梁大部分荷载作用并传递给基础；而斜拉索是主要的受拉构件，选用高强度钢材制作[1]。由塔、墩、梁组合形式的不同，，斜拉桥的基本体系可分为以下几个体系：漂浮体系形式为塔墩位置固结、塔梁处分离。除了在主梁端部设立支撑外，均使用斜拉索悬吊。这种桥型变形和内力变化比较平缓，地震时桥梁可进行纵向摆动，从而降低地震响应。因为拉索无法对主梁的横向位移提供约束，所以一般会在塔梁间设置橡胶支座以控制主梁的横向运动，如图 1-1 所示。支撑体系形式为墩梁处固结、塔梁处分离。这种体系形式的整体刚度比漂浮体系要稍大一些。虽然也能通过纵向摆动的形式降低地震带来的响应，但是缺点在于支点的刚度如果偏大，将导致主梁具有相对较大的负弯矩，如图 1-2 所示。

第 1 章 绪 论1.1 斜拉桥的结构体系斜拉桥的加劲梁和索塔是桥梁的主要受力构件，表现为压弯受力状态；墩台承担桥梁大部分荷载作用并传递给基础；而斜拉索是主要的受拉构件，选用高强度钢材制作[1]。由塔、墩、梁组合形式的不同，斜拉桥的基本体系可分为以下几个体系：漂浮体系形式为塔墩位置固结、塔梁处分离。除了在主梁端部设立支撑外，均使用斜拉索悬吊。这种桥型变形和内力变化比较平缓，地震时桥梁可进行纵向摆动，从而降低地震响应。因为拉索无法对主梁的横向位移提供约束，所以一般会在塔梁间设置橡胶支座以控制主梁的横向运动，如图 1-1 所示。支撑体系形式为墩梁处固结、塔梁处分离。这种体系形式的整体刚度比漂浮体系要稍大一些。虽然也能通过纵向摆动的形式降低地震带来的响应，但是缺点在于支点的刚度如果偏大，将导致主梁具有相对较大的负弯矩，如图 1-2 所示。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U448.27

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本文编号：2640051