斜拉桥合理成桥状态确定及施工过程模拟

发布时间：2017-06-07 15:07

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【摘要】：斜拉桥是一种高次超静定桥梁,是由桥塔,主梁,斜拉索三种部件构成的拉索承重结构体系。主梁,桥塔的内力与斜拉索的张力息息相关,斜拉索内力一旦改变,主梁，，桥塔的内力状态以及线形都会产生变化,根据桥梁成桥要求的不同目标状态,就可以调出一组不同的斜拉索拉力,故而确定斜拉桥合理成桥状态相当于寻找一组斜拉索张力,使得主梁,桥塔的内力状态,线形均符合设计标准。大跨度斜拉桥一般采用悬臂施工工艺,在中跨合拢之前,斜拉桥处于双悬臂状态,施工期间荷载一直在发生变化,边界条件发生改变,结构体系也在转变,结构的几何非线性比较明显,施工的顺序与成桥的内力,线形相关,同时为了保证施工期间的安全,必须对斜拉桥施工阶段做出精确的计算分析。本篇文章以江苏省高邮界首斜拉桥作为背景,采用Midas/civil分析软件建立模型,围绕斜拉桥合理成桥状态的确定以及施工期间斜拉索初张力的计算做了深入的研究。第一,二章简述了斜张桥的构造特征以及近年来斜拉桥的发展状况与发展前景；其次介绍了大跨结构的非线性特性,重点介绍了斜张桥的非线性成因,包括拉索的垂度效应,弯矩与轴力的相互影响,大位移效应,之后介绍了非线性结构的几种解法。第三,四章重点讲解了确定合理成桥状态的原则和多种常用得方法,以界首斜拉桥为工程背景,建立Midas有限元模型,以零位移法,最小弯曲应变能法,综合法求得合理成桥状态下斜拉索的初张力,并比较分析,综合最小弯曲应变能法与可行域法,考虑活载与恒载一起作用,使加劲梁截面上下翼缘应力小于材料的允许应力,反算出恒载作用下的弯矩限值域,这种方法综合因素多,更为合理。第五章介绍了斜拉桥施工过程的分析手段,并分析比较各种方法的优缺点。之后介绍了求解正装施工索力的差值法和迭代法,以界首斜拉桥为工程背景,按照施工顺序,由正装差值法确定的一次张拉力与正装试算的分批次张拉力进行正装计算,并比较两种张拉方案作用下的梁体,桥塔,斜拉索的结构力学状态。最后,分析比较不同非线性因素对成桥以后索力的影响。
【关键词】：合理成桥状态 Midas 弯矩可行域 施工仿真
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.4;U448.27
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 斜拉桥发展概述9-14
• 1.1.1 斜拉桥的结构特点9
• 1.1.2 国外斜拉桥发展状况9-12
• 1.1.3 国内斜拉桥的发展状况12-14
• 1.2 斜拉桥的发展趋势14
• 1.3 本文选题的研究背景14-15
• 1.4 论文研究的主要内容15-17
• 2 斜拉桥非线性特性17-26
• 2.1 桥梁结构非线性效应17-18
• 2.2 斜拉桥结构几何非线性18-21
• 2.2.1 拉索垂度效应19-20
• 2.2.2 弯矩和轴力的组合效应20
• 2.2.3 大变形效应20-21
• 2.3 几何非线性方程的求解21-26
• 2.3.1 求解方法概述21
• 2.3.2 增量法21-22
• 2.3.3 迭代法22-25
• 2.3.4 增量迭代混合法25-26
• 3 斜拉桥合理成桥状态的确定26-37
• 3.1 合理成桥状态概述26
• 3.2 目前确定合理成桥状态的方法26-36
• 3.2.1 确定方法概述26-27
• 3.2.2 确定索力的几种方法27-36
• 3.3 本章小节36-37
• 4 斜拉桥合理成桥状态计算37-55
• 4.1 工程概况37-38
• 4.2 建立模型38-40
• 4.2.1 全桥模型38-39
• 4.2.2 单元及边界条件的模拟39-40
• 4.3 结果分析40-54
• 4.4 本章小节54-55
• 5 斜拉桥施工过程模拟55-78
• 5.1 斜拉桥施工过程分析方法55-56
• 5.1.1 正装分析法55
• 5.1.2 倒拆分析法55
• 5.1.3 无应力状态法55-56
• 5.2 确定合理的施工顺序与初始张拉力56-58
• 5.2.1 确定合理的施工顺序56
• 5.2.2 确定拉索施工张拉力56-58
• 5.3 实例施工方案58-77
• 5.3.1 施工初拉力计算62-72
• 5.3.2 施工阶段节段主梁立模标高的确定72-75
• 5.3.3 施工非线性影响因素分析75-77
• 5.4 本章小结77-78
• 结论78-80
• 参考文献80-82
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况82-83
• 致谢83-84

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本文编号：429411