矮塔斜拉桥静动力特性及桥塔局部分析

发布时间：2017-08-26 09:13

  本文关键词：矮塔斜拉桥静动力特性及桥塔局部分析

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【摘要】：矮塔斜拉桥是在基本桥梁型式的组合尝试过程中产生的新兴桥种。矮塔斜拉桥继承了连续梁桥与斜拉桥的双重属性,是一种刚柔相济的桥型,在100-300m的跨径区间内具有多方面的优越性。斜拉索作为矮塔斜拉桥的重要构件,在为主梁提供竖向力的同时也对主梁产生较大的轴向压力作用,对主梁起到了加劲强化的效应,是该桥型的典型特征。斜拉索构件对成桥状态下主梁的静动力特性及地震响应都有着不同的效应,其与桥塔之间的相互接触作用也会产生特殊的受力状况。本文首先以某在建塔梁固结支承体系矮塔斜拉桥为背景,结合有限元理论,运用Midas Civil进行了整桥三维基准模型的建立。在基准模型的建立基础上,参照建立了对应的连续梁模型以及缺少部分斜拉索的模型。对诸模型在自重、预应力以及索力共同作用下的受力状态进行分析,研究了斜拉索对背景桥梁主梁静力受力性能的贡献,并比较了各组斜拉索在各方面贡献的差异。运用多重Ritz向量法对各模型进行动力特性的分析,研究斜拉索对背景桥梁自振周期及振型特征所产生的效应以及各组斜拉索的效应差异。根据桥址资料及抗震设计资料运用反应谱法对各模型进行三向地震作用响应分析,比较分析斜拉索在背景桥梁承受地震作用时的响应方面所产生的作用。运用Midas FEA建立桥塔构件实体模型,考虑斜拉索与桥塔之间的相互接触作用。提取桥塔在自重荷载及拉索作用共同影响下的应力分布并进行剖析,总结各应力在构件中的分布特点,并指出构件薄弱部位的分布。运用Midas Civil及Midas FEA分别建立箱梁最大悬臂状态杆系及实体有限元模型,并进行施工阶段的划分。比较两模型分析结果,对剪力滞效应在最大悬臂状态下沿箱梁纵向的差异及施工阶段推进中的变化情况进行剖析。本文的研究内容可为类似桥梁的研究与设计提供参考。
【关键词】：矮塔斜拉桥 斜拉索 动力特性 地震响应 接触分析 剪力滞效应
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.27
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-18
• 第一章 绪论18-27
• 1.1 引言18
• 1.2 起源及国内外发展情况18-23
• 1.2.1 矮塔斜拉桥的起源18-19
• 1.2.2 矮塔斜拉桥国外发展情况19-21
• 1.2.3 矮塔斜拉桥国内发展情况21-23
• 1.3 矮塔斜拉桥的特点及结构体系23-25
• 1.3.1 矮塔斜拉桥的特点23-24
• 1.3.2 矮塔斜拉桥的结构体系24-25
• 1.4 本文的研究目的、内容25-26
• 1.4.1 研究目的25
• 1.4.2 研究内容25-26
• 1.5 本文的章节安排26-27
• 第二章 基准模型的建立27-39
• 2.1 有限元法介绍27-29
• 2.1.1 有限元法概述27
• 2.1.2 有限元基本概念27-28
• 2.1.3 有限元法分析过程28-29
• 2.2 工程背景29-32
• 2.2.1 总体布置29-30
• 2.2.2 技术标准30
• 2.2.3 构件设置及尺寸30-32
• 2.3 Midas Civil软件介绍32-33
• 2.4 基准模型建立过程33-38
• 2.4.1 主梁的建立33-35
• 2.4.2 预应力体系的建立35-36
• 2.4.3 桥塔的建立36
• 2.4.4 斜拉索的建立36
• 2.4.5 桥墩及边界条件的设置36-37
• 2.4.6 施工阶段的划分37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 静力特性影响分析39-53
• 3.1 引言39
• 3.2 模型的建立39-40
• 3.3 连续梁模型分析40-45
• 3.3.1 主梁弯矩分析40-41
• 3.3.2 主梁轴力分析41-42
• 3.3.3 主梁挠度分析42-43
• 3.3.4 主梁上下缘应力分析43-45
• 3.3.5 对比分析45
• 3.4 J1～J9模型分析45-52
• 3.4.1 主梁弯矩分析45-47
• 3.4.2 主梁轴力分析47-48
• 3.4.3 主梁挠度分析48-49
• 3.4.4 上下缘应力分析49-51
• 3.4.5 对比分析51-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 动力特性及地震响应影响分析53-70
• 4.1 动力特性影响分析53-60
• 4.1.1 连续梁模型分析53-56
• 4.1.2 J1～J9模型分析56-59
• 4.1.3 比较分析59-60
• 4.2 反应谱法介绍60-61
• 4.3 地震响应影响分析61-69
• 4.3.1 纵桥向地震响应分析61-63
• 4.3.2 横桥向地震响应分析63-65
• 4.3.3 竖桥向地震响应分析65-68
• 4.3.4 对比分析68-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 桥塔局部分析70-82
• 5.1 引言70
• 5.2 Midas FEA软件介绍70-71
• 5.3 有限元模型的建立71-76
• 5.3.1 有限元单元的选取71-72
• 5.3.2 桥塔的模拟72-73
• 5.3.3 拉索及索鞍的模拟73-74
• 5.3.4 接触的模拟74-75
• 5.3.5 荷载及边界条件的施加75-76
• 5.4 桥塔空间应力分析76-81
• 5.4.1 顺桥向正应力分析76-77
• 5.4.2 横桥向正应力分析77-78
• 5.4.3 竖桥向正应力分析78-79
• 5.4.4 第一主应力分析79-80
• 5.4.5 第三主应力分析80-81
• 5.5 分析与结论81-82
• 第六章 箱梁剪力滞效应分析82-96
• 6.1 引言82
• 6.2 剪力滞效应介绍82-84
• 6.3 模型的建立84-87
• 6.3.1 杆系有限元模型84-85
• 6.3.2 实体有限元模型85-87
• 6.4 最大悬臂状态剪力滞效应分析87-92
• 6.4.1 顶板剪力滞效应分析88-90
• 6.4.2 底板剪力滞效应分析90-92
• 6.5 施工进程剪力滞效应分析92-94
• 6.6 本章小结94-96
• 第七章 结论与展望96-98
• 7.1 结论96-97
• 7.2 展望97-98
• 参考文献98-101
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况101

【参考文献】

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本文编号：740807