自锚式悬索桥施工过程的有限元分析
本文关键词：自锚式悬索桥施工过程的有限元分析
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【摘要】：近年来,自锚式悬索桥以其优美的外观造型和合理的受力特点广受桥梁工程师的青睐,且在我国该种桥型的建设数量也呈现上升趋势。但自锚式悬索桥的施工过程是一个复杂的非线性过程,这就要求我们事先能够较为精确的计算分析出各个施工阶段的理想状态,以此用来判断当前施工状态是否与之相符合,从而可以准确的指导施工,所以对自锚式悬索桥的施工过程进行精确的有限元分析具有重要的科研价值和实用价值。本文以某一典型自锚式悬索桥为工程背景,运用大型有限元软件Midas/Civil对该桥的施工过程进行了详细的研究分析。首先介绍了悬索桥计算理论的发展过程,重点阐述了自锚式悬索桥的挠度理论,并得出了相对于地锚式悬索桥,自锚式悬索桥更适用于弹性理论分析的结论。接着阐述了材料非线性、几何非线性以及接触非线性对自锚式悬索桥的影响,在此基础上又详细阐述了几种非线性方程的求解方法:增量法、迭代法以及增量迭代法,同时对非线性方程求解过程的收敛准则也做了简单的介绍。最后利用有限元软件Midas/Civil对某自锚式悬索桥进行了精确建模分析,初步拟定了该桥的吊索张拉方案,并对其施工过程进行了计算分析,从而确定了各个施工阶段的吊索索力、主梁主塔内力及线形变化,得出的结论可以为该桥的施工提供指导。
【关键词】：自锚式悬索桥 几何非线性 施工过程 吊索张拉
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.4;U448.25
【目录】：
- 摘要3-4
- ABSTRACT4-7
- 第一章 绪论7-19
- 1.1 选题意义7-8
- 1.2 自锚式悬索桥结构形式的特点8-10
- 1.3 自锚式悬索桥的力学特点10-11
- 1.4 国内外对自锚式悬索桥的研究现状11-16
- 1.5 大桥概况16-18
- 1.6 研究方法及主要内容18-19
- 第二章 悬索桥的计算理论19-27
- 2.1 悬索桥设计计算理论19-23
- 2.1.1 弹性理论19-21
- 2.1.2 挠度理论21-22
- 2.1.3 有限位移理论22-23
- 2.2 自锚式悬索桥挠度理论23-26
- 2.3 本章小结26-27
- 第三章 自锚式悬索桥非线性有限元分析理论27-39
- 3.1 自锚式悬索桥的非线性影响因素分析27-30
- 3.1.1 结构大位移引起的非线性分析27-28
- 3.1.2 缆索初始内力引起的非线性分析28-29
- 3.1.3 缆索自重垂度引起的非线性分析29-30
- 3.2 非线性有限元平衡方程的求解方法及其收敛准则30-35
- 3.2.1 增量法30-31
- 3.2.2 迭代法31-33
- 3.2.3 增量迭代混合法33-34
- 3.2.4 收敛准则34-35
- 3.3 混凝土的收缩徐变对主塔及加劲梁的影响35-37
- 3.4 混凝土收缩徐变引起的预应力损失分析37-38
- 3.5 本章小结38-39
- 第四章 自锚式悬索桥有限元模型的建立39-58
- 4.1 有限元法分析自锚式悬索桥39-44
- 4.1.1 节线法进行悬索桥初始平衡状态分析39-42
- 4.1.2 悬索桥精确初始平衡状态分析42-44
- 4.2 自锚式悬索桥初始平衡状态分析44-47
- 4.3 有限元MIDAS/CIVIL建立模型47-50
- 4.3.1 材料属性47-48
- 4.3.2 截面特性48-49
- 4.3.3 边界条件49-50
- 4.3.4 模型的建立50
- 4.4 自锚式悬索桥精确初始平衡状态分析50-52
- 4.5 空缆及成桥状态下的主缆线形52-57
- 4.6 本章小结57-58
- 第五章 自锚式悬索桥施工阶段有限元分析58-85
- 5.1 自锚式悬索桥施工过程描述58-60
- 5.2 自锚式悬索桥模型施工过程的分析方法60
- 5.3 自锚式悬索桥施工过程的计算方法60-61
- 5.4 自锚式悬索桥吊杆张拉方案的拟定61-65
- 5.4.1 吊索张拉原则62
- 5.4.2 张拉方案拟定方法62-63
- 5.4.3 吊索张拉方案的确定63-65
- 5.5 自锚式悬索桥施工阶段划分65-69
- 5.6 自锚式悬索桥施工阶段主要计算结果分析69-83
- 5.6.1 主梁、主塔施工阶段内力计算结果分析69-75
- 5.6.2 吊索分批张拉过程中的计算结果分析75-81
- 5.6.3 施工阶段效应时程分析81-82
- 5.6.4 温度效应82-83
- 5.7 本章小结83-85
- 第六章 结论与展望85-87
- 6.1 结论85-86
- 6.2 展望86-87
- 参考文献87-90
- 致谢90-91
- 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文91
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