空间索面悬索桥主缆线形分析及程序开发

发布时间：2017-08-07 15:33

  本文关键词：空间索面悬索桥主缆线形分析及程序开发

  更多相关文章： 空间索面悬索桥 主缆线形 Marquardt 最小二乘法 主索鞍影响

【摘要】：悬索桥随着跨度的增大,其宽跨比减小,横向刚度减小,如何提高悬索桥跨越能力的同时保证其足够的横向刚度和稳定性,是悬索桥需要解决的关键问题。空间索面悬索桥主缆和吊索形成一个三维索系,相当于钟摆,在横桥向上提供一个往复力,大大提高了其横向承载力,目前空间索面悬索桥主要用在中小跨径的城市桥梁上,将来为了改善悬索桥的受力特性也有可能用于较大跨径悬索桥上。目前平行索面悬索桥计算理论已经很完善,而空间索面悬索桥计算理论的研究很少。空间索面悬索桥主缆线形计算由于吊杆和主缆的相互耦合而非常复杂。目前,空间索面悬索桥的设计主要采用传统的平行索面悬索桥计算理论进行分析,但是关于平行索面悬索桥计算理论在空间索面悬索桥的适用性的研究缺乏。空间索面悬索桥主缆线形计算主要存在以下问题:(1)传统的影响矩阵法在空间索面悬索桥上收敛困难;(2)平行索面悬索桥设计常用的分段直线、分段抛物线理论与精确的分段悬链线理论的误差分析在空间索面悬索桥方面研究缺乏;(3)主索鞍对空间索面悬索桥主缆线形影响的研究缺乏,传统的计算方法无法满足设计和施工监控要求。针对目前空间索面悬索桥研究存在的以上问题,本文首先将平行索面悬索桥主缆线形算法推广到空间索面,并采用基于Marquardt修正的最小二乘法编制了相应的MATLAB程序,改善了传统影响矩阵法在空间索面悬索桥上收敛问题;然后对各传统理论在空间索面悬索桥的适用性进行了广泛研究,讨论各计算理论在空间索面悬索桥的适用范围;空缆线形方面提出了一种可以考虑主索鞍影响的空间索面悬索桥空缆线形算法,并编制了相应的MATLAB程序。分别对松原市天河大桥成桥线形和空缆线形进行计算。另外为了将本文的研究成果推广,采用MATLAB语言编制了空间索面悬索桥主缆线形分析程序,给出程序关键部分源代码,供工程技术人员参考使用。
【关键词】：空间索面悬索桥 主缆线形 Marquardt 最小二乘法 主索鞍影响
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U448.25
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.1.1 悬索桥的发展概况10-12
• 1.1.2 空间索面悬索桥的研究背景12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-16
• 第2章 空间索面悬索桥主缆成桥线形计算16-39
• 2.1 概述16
• 2.2 主缆线形计算基本原理16-22
• 2.2.1 主缆索段的平衡方程16-17
• 2.2.2 抛物线法17-19
• 2.2.3 分段悬链线法19-22
• 2.3 吊杆下端竖向力的求解22
• 2.3.1 地锚式悬索桥22
• 2.3.2 自锚式悬索桥22
• 2.4 空间索面悬索桥主缆成桥线形分析方法及改进22-31
• 2.4.1 主缆索段基本平衡方程23
• 2.4.2 吊杆的平衡方程23-24
• 2.4.3 主缆成桥线形计算步骤24-25
• 2.4.4 Marquardt最小二乘法求解修正值25-27
• 2.4.5 空间索面悬索桥的其他计算理论27-29
• 2.4.6 空间索面悬索桥各计算理论适用性分析29-31
• 2.5 天河大桥北汊桥主缆成桥线形分析31-38
• 2.5.1 工程概况31-32
• 2.5.2 荷载取值32
• 2.5.3 成桥线形及无应力长度的计算32-36
• 2.5.4 主缆索股下料长度计算36-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第3章 悬索桥空缆线形的JQKL法计算39-52
• 3.1 悬索桥空缆线形计算理论39-41
• 3.1.1 概述39
• 3.1.2 空缆时理想的索鞍平行条件39-40
• 3.1.3 无应力长度不变原理40
• 3.1.4 目前悬索桥空缆线形计算方法及其不足40-41
• 3.2 空缆线形的JQKL法计算41-46
• 3.2.1 虚交点法的局限性42-44
• 3.2.2 JQKL法的实现44-46
• 3.3 索夹定位分析46
• 3.4 天河大桥北汊桥空缆线形计算46-51
• 3.4.1 预偏量计算47
• 3.4.2 空缆线形计算47-49
• 3.4.3 索夹放样坐标计算49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 空间索面悬索桥主缆线形分析程序52-60
• 4.1 程序概述52-53
• 4.2 纯索模块53-56
• 4.3 空缆线形分析模块56-59
• 4.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-64
• 附录64-69
• 附录1 Marquardt修正最小二乘法主缆成桥线形分析源代码64-67
• 附录2 JQKL法程序源代码67-69
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果69-70
• 致谢70

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本文编号：635372