考虑主缆变刚度的大跨度悬索桥施工期线形简化分析方法
发布时间：2022-01-22 08:30
由于各国基础建设发展的需要,修建大跨度悬索桥将会越来越普遍。主缆是大跨度悬索桥的核心承重构件,其线形与内力的控制直接与结构安全息息相关。在当前悬索桥设计中,主缆普遍采用理想柔性索假设,这在合理成桥状态的线形设计中被公认为具备一定的计算精度。然而,在实际施工中,主缆的弯曲机制较为复杂,传统的计算方法难以量化评估主缆抗弯特性对施工期线形和内力的影响。悬索桥主缆施工期线形和内力的精细化设计计算方法仍有待进一步研究。本文通过不同于以往对主缆理想柔性索的假定,提出了一种在施工过程中考虑主缆变刚度特性的等效桁架索单元法来计算主缆的线形和内力。论文首先归纳总结了国内外文献采用有限元模拟悬索桥主缆的几种单元类型以及相关解析、数值计算方法;然后着重描述了本文提出的在施工过程中考虑主缆变刚度特性的主缆线形和内力的新数值计算方法。该方法在每一满足小变形假设的增量荷载步内考虑了索夹范围内索夹吊点处由于弯曲角度改而产生的刚性修正力增量,并结合索的抗弯刚度与其平均拉应力的已有理论和试验研究,近似拟合了主缆的抗弯刚度与拉力的关系式,并参照UL（Update-Lagrange）列式的处理方法考虑弯曲增量几何刚度,结合...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叠合梁微段受力分析图
（b）单元节点划分（单位：m）图 3-12 某地锚式大桥算例表 3-4 吊杆力参数吊杆编号 1 2 3 4 5～44 45吊杆力(KN) 371.1 379.8 372.9 371.3 371.1 185.55主梁钢桁架加劲梁以跨中节段作为架设的第 1 个节段，首先从跨中节段开始架设，然后以每 2 个节段作为一个架设节段向两侧索塔进行对称架设，全桥共设置 45个加劲梁架设节段，直至全部的钢桁架主梁架设完成为止。本文取对称结构计算，一共须计算 23 个施工阶段。表 3-5 主缆中跨跨中节点位移和跨中单元内力比较施工阶段主缆中跨跨中节点位移（m） 主缆中跨跨中单元轴力（KN）A B B-A C D D-C0 12.305 12.305 0 11019 11019 01 11.194 11.446 0.252 11537 11576 392 8.291 8.52 0.229 13658 13698 40
某长江公路大桥为地锚式钢箱梁悬索桥，主跨布置为 340+1038+340=1718 m，矢跨比为 1/9，标准索距为 16 m，加劲梁采用的是扁平流线形钢箱梁，其梁高为 3 m，梁宽（含风嘴）为 38.5 m。索夹长度为 1.25 米，加劲梁的容重为 76.98 KN/m^3，其横截面积为 1.669 m^2。桥梁的主要技术指标见表 4-1，全桥的结构布置图如图 4-1所示,主梁的标准横断面如图 4-2 所示。表 4-1 主要技术指标表项目 单位 指标公路等级 级 高速公路设计速度 公里/小时 100路基宽度 m 33.5（26）行车道宽度 m 3.75桥面净宽 m 2×16.45（2×11.5）桥涵汽车荷载等级 公路 Ⅰ级
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元列式的悬索桥主缆找形算法[J]. 孙远,罗文孝,刘梅. 土木工程与管理学报. 2018(02)
[2]受拉构件的索、梁特性变化参数研究[J]. 唐茂林,沈锐利,严琨. 桥梁建设. 2011(05)
[3]Cable flexural rigidity influence on suspension bridges static properties[J]. 曾森,陈少峰,王彩花,王焕定. Journal of Harbin Institute of Technology. 2011(05)
[4]超大跨径悬索桥主缆的紧凑布置形式对截面应力的影响[J]. 景天虎,李青宁. 中外公路. 2011(03)
[5]超大跨径悬索桥主缆刚度对成桥线形的影响[J]. 景天虎,李青宁. 世界桥梁. 2011(02)
[6]抗弯刚度对主缆线形的影响[J]. 严琨,沈锐利,陈卫国,唐茂林. 桥梁建设. 2011(01)
[7]大位移小转角空间曲梁的弹性力学方程[J]. 曾森,陈少峰,曲婷,王焕定. 工程力学. 2010(12)
[8]大变形空间曲梁有限元分析(英文)[J]. 曾森,陈少峰,王焕定,曲婷. Journal of Southeast University（English Edition）. 2010(04)
[9]考虑抗弯刚度的缆索线形研究[J]. 王涛,沈锐利,郭健. 建筑科学与工程学报. 2010(03)
[10]大跨度悬索桥主缆抗弯刚度模型试验[J]. 严琨,沈锐利,唐茂林. 建筑科学与工程学报. 2010(03)
博士论文
[1]大跨度悬索桥主缆弯曲刚度效应及二次应力研究[D]. 严琨.西南交通大学 2015
[2]大跨径悬索桥主缆精细化计算研究[D]. 齐东春.西南交通大学 2012
[3]基于精细化数值模拟的悬索桥施工阶段结构力学性能研究[D]. 曾森.哈尔滨工业大学 2011
[4]大跨度悬索桥空间几何非线性分析与软件开发[D]. 唐茂林.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥力学性能与参数分析[D]. 秦祖品.长沙理工大学 2015
[2]索的抗弯刚度识别方法研究[D]. 谢晓峰.中南大学 2012
[3]大跨度悬索桥主缆和主塔的计算分析[D]. 王彩花.哈尔滨工业大学 2010
[4]悬索桥主缆二次应力分析与研究[D]. 聂利芳.西南交通大学 2010
[5]钢桁加劲梁悬索桥施工与成桥阶段仿真计算分析[D]. 蒋望.长沙理工大学 2008
[6]钢桁架悬索北盘江大桥结构特性研究[D]. 曹洪武.同济大学 2007
[7]悬索桥施工仿真计算及设计参数分析[D]. 沈慧.长沙理工大学 2006
本文编号：3601870
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叠合梁微段受力分析图
（b）单元节点划分（单位：m）图 3-12 某地锚式大桥算例表 3-4 吊杆力参数吊杆编号 1 2 3 4 5～44 45吊杆力(KN) 371.1 379.8 372.9 371.3 371.1 185.55主梁钢桁架加劲梁以跨中节段作为架设的第 1 个节段，首先从跨中节段开始架设，然后以每 2 个节段作为一个架设节段向两侧索塔进行对称架设，全桥共设置 45个加劲梁架设节段，直至全部的钢桁架主梁架设完成为止。本文取对称结构计算，一共须计算 23 个施工阶段。表 3-5 主缆中跨跨中节点位移和跨中单元内力比较施工阶段主缆中跨跨中节点位移（m） 主缆中跨跨中单元轴力（KN）A B B-A C D D-C0 12.305 12.305 0 11019 11019 01 11.194 11.446 0.252 11537 11576 392 8.291 8.52 0.229 13658 13698 40
某长江公路大桥为地锚式钢箱梁悬索桥，主跨布置为 340+1038+340=1718 m，矢跨比为 1/9，标准索距为 16 m，加劲梁采用的是扁平流线形钢箱梁，其梁高为 3 m，梁宽（含风嘴）为 38.5 m。索夹长度为 1.25 米，加劲梁的容重为 76.98 KN/m^3，其横截面积为 1.669 m^2。桥梁的主要技术指标见表 4-1，全桥的结构布置图如图 4-1所示,主梁的标准横断面如图 4-2 所示。表 4-1 主要技术指标表项目 单位 指标公路等级 级 高速公路设计速度 公里/小时 100路基宽度 m 33.5（26）行车道宽度 m 3.75桥面净宽 m 2×16.45（2×11.5）桥涵汽车荷载等级 公路 Ⅰ级
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元列式的悬索桥主缆找形算法[J]. 孙远,罗文孝,刘梅. 土木工程与管理学报. 2018(02)
[2]受拉构件的索、梁特性变化参数研究[J]. 唐茂林,沈锐利,严琨. 桥梁建设. 2011(05)
[3]Cable flexural rigidity influence on suspension bridges static properties[J]. 曾森,陈少峰,王彩花,王焕定. Journal of Harbin Institute of Technology. 2011(05)
[4]超大跨径悬索桥主缆的紧凑布置形式对截面应力的影响[J]. 景天虎,李青宁. 中外公路. 2011(03)
[5]超大跨径悬索桥主缆刚度对成桥线形的影响[J]. 景天虎,李青宁. 世界桥梁. 2011(02)
[6]抗弯刚度对主缆线形的影响[J]. 严琨,沈锐利,陈卫国,唐茂林. 桥梁建设. 2011(01)
[7]大位移小转角空间曲梁的弹性力学方程[J]. 曾森,陈少峰,曲婷,王焕定. 工程力学. 2010(12)
[8]大变形空间曲梁有限元分析(英文)[J]. 曾森,陈少峰,王焕定,曲婷. Journal of Southeast University（English Edition）. 2010(04)
[9]考虑抗弯刚度的缆索线形研究[J]. 王涛,沈锐利,郭健. 建筑科学与工程学报. 2010(03)
[10]大跨度悬索桥主缆抗弯刚度模型试验[J]. 严琨,沈锐利,唐茂林. 建筑科学与工程学报. 2010(03)
博士论文
[1]大跨度悬索桥主缆弯曲刚度效应及二次应力研究[D]. 严琨.西南交通大学 2015
[2]大跨径悬索桥主缆精细化计算研究[D]. 齐东春.西南交通大学 2012
[3]基于精细化数值模拟的悬索桥施工阶段结构力学性能研究[D]. 曾森.哈尔滨工业大学 2011
[4]大跨度悬索桥空间几何非线性分析与软件开发[D]. 唐茂林.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥力学性能与参数分析[D]. 秦祖品.长沙理工大学 2015
[2]索的抗弯刚度识别方法研究[D]. 谢晓峰.中南大学 2012
[3]大跨度悬索桥主缆和主塔的计算分析[D]. 王彩花.哈尔滨工业大学 2010
[4]悬索桥主缆二次应力分析与研究[D]. 聂利芳.西南交通大学 2010
[5]钢桁加劲梁悬索桥施工与成桥阶段仿真计算分析[D]. 蒋望.长沙理工大学 2008
[6]钢桁架悬索北盘江大桥结构特性研究[D]. 曹洪武.同济大学 2007
[7]悬索桥施工仿真计算及设计参数分析[D]. 沈慧.长沙理工大学 2006
本文编号：3601870
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