大跨度铁路矮塔斜拉桥力学特性研究

发布时间：2017-04-13 09:25

  本文关键词：大跨度铁路矮塔斜拉桥力学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：矮塔斜拉桥在跨度100m~200m范围内的大跨度铁路混凝土梁桥中具有普遍的适用性。矮塔斜拉桥是属于高次超静定结构体系,该桥型的结构体系和计算方法都很复杂。矮塔斜拉桥从施工阶段到成桥阶段,其受力特点随着各个阶段是不断变化的。使用不同的施工方法其受力特性也是不同的。故从开始把握其合理的施工方法和受力特点是合理成桥的先决条件。根据以往定性的经验判断桥梁在施工以及运营阶段各个时期的受力情况是远远不够的,需要借助于建立精确的仿真模型,从中仿真出各个阶段的数据,从而判断对应阶段的内力状态和形变是否符合相关规范。应用于施工阶段,可对桥梁实时分析与预见。出现问题可以立即纠偏。采用现行精确的软件分析,对矮塔斜拉桥从施工阶段到成桥运营阶段作出深入的计算分析。本研究以一座大跨度铁路矮塔斜拉桥——东平水道主桥为工程背景。通过专用桥梁有限元分析软件Midas Civil对全桥建立有限元模型。在此模型的基础上对其进行相关的仿真计算分析。首先阐述了矮塔斜拉桥的由来和大跨度铁路矮塔斜拉桥的国内外研究进展。其次,根据东平水道主桥设计图纸,对其从施工阶段到成桥运营阶段进行了全过程受力性能分析,并进行了设计复核。分析表明,该主桥设计合理,能满足现行规范要求;计算分析结果明晰了大跨矮塔斜拉桥各阶段的受力特性,为后续的施工监控提供了技术支撑。之后,针对影响桥梁施工阶段内力、变形的各种关键设计参数,进行了敏感性分析。通过对主梁自重、弹性模量、预应力损失、温度变化等关键参数的分析探讨,获得了这些参数对主梁轴力、弯矩、线形、斜拉索内力、变形影响的敏感性,为该桥的施工监控提供了理论依据。最后,结合该桥梁是铁路桥梁,重点探讨了温度对桥梁运营阶段内力和变形的影响,即探讨温度对桥梁影响的作用机理,然后根据相关设计理论和工程经验,借助有限元分析,得出了拉索与塔梁温差、整体升降温度、主梁正反温差及相关组合效应对桥梁内力和变形影响的有价值结论,为大跨度铁路矮塔斜拉桥的的设计、运营评估理论和行车舒适性研究提供了一定的借鉴和参考。
【关键词】：大跨度铁路矮塔斜拉桥 计算分析 参数敏感性 成桥状态 温度效应
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.27
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 矮塔斜拉桥概述10-15
• 1.1.1 矮塔斜拉桥的由来10-11
• 1.1.2 矮塔斜拉桥在国内外的发展概况11-14
• 1.1.3 矮塔斜拉桥结构体系特点简述14-15
• 1.2 铁路桥梁的概述15-20
• 1.2.1 铁路桥梁的要求16-17
• 1.2.2 铁路桥型的比选17-19
• 1.2.3 大跨矮塔斜拉桥在铁路应用的研究与不足19-20
• 1.3 工程背景20-22
• 1.3.1 东平水道基本组成20
• 1.3.2 东平水道主桥结构20-21
• 1.3.3 东平水道主要技术标准21-22
• 1.3.4 东平水道主桥施工工艺及流程22
• 1.4 本文主要研究内容22-24
• 第2章 大跨铁路矮塔斜拉桥计算分析24-41
• 2.1 东平水道主桥有限元计算模型24-27
• 2.1.1 建模的基本方法24-25
• 2.1.2 模拟主桥施工过程25-26
• 2.1.3 主桥荷载分析概述26-27
• 2.2 施工过程主梁和桥塔的计算分析27-34
• 2.2.1 主梁的变形分析27-28
• 2.2.2 主梁的应力分析28-31
• 2.2.3 斜拉索索力分析31-32
• 2.2.4 桥塔的变形分析32-33
• 2.2.5 桥塔的应力分析33-34
• 2.3 东平水道成桥运营阶段计算分析34-40
• 2.3.1 成桥运营阶段荷载组合工况的介绍34-35
• 2.3.2 成桥阶段活载作用计算分析35-37
• 2.3.3 成桥阶段各荷载组合工况计算分析37-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第3章 大跨铁路矮塔斜拉桥施工控制参数敏感性分析41-55
• 3.1 主桥敏感性参数概述41-42
• 3.2 自重参数的影响42-45
• 3.2.1 斜拉索内力42-43
• 3.2.2 主梁线形43-44
• 3.2.3 主梁轴力和弯矩44-45
• 3.3 主梁弹性模量参数敏感性分析45-47
• 3.3.1 斜拉索内力45-46
• 3.3.2 主梁线形46-47
• 3.3.3 主梁轴力47
• 3.4 预应力参数敏感性分析47-50
• 3.4.1 斜拉索内力48
• 3.4.2 主梁线形48-49
• 3.4.3 主梁轴力和应力以及弯矩49-50
• 3.5 温度参数影响分析50-53
• 3.5.1 斜拉索内力51-52
• 3.5.2 主梁线形52
• 3.5.3 主梁轴力和弯矩52-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第4章 大跨度铁路矮塔斜拉桥温度效应研究55-71
• 4.1 概述55-57
• 4.1.1 年均气温的变化56
• 4.1.2 日照温差56-57
• 4.1.3 寒潮的影响57
• 4.2 温度效应工况概述57-58
• 4.3 整体温度影响58-62
• 4.3.1 整体升降温度58-60
• 4.3.2 斜拉索与塔梁温差60-62
• 4.4 主梁温度梯度影响62-64
• 4.5 组合效应64-68
• 4.5.1 整体升降温与主梁温度梯度组合64-66
• 4.5.2 整体升降温与拉索升降温组合66-68
• 4.6 本章小结68-71
• 第5章 结论与展望71-73
• 5.1 结论71-72
• 5.2 展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-75

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本文编号：303292