自锚式悬索桥受力特性研究
本文关键词：自锚式悬索桥受力特性研究
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【摘要】：自锚式悬索桥是悬索桥的一种特殊形式,它将主缆直接锚固在加劲梁上,形成自平衡的缆索支撑结构体系。由于其特殊的锚固形式,自锚式悬索桥的结构受力和理论计算都与传统的地锚式悬索桥有所差别。目前针对自锚式悬索桥受力特性的分析方法主要是依靠有限元法,但是都只能得到特定桥梁的数值结果,无法给设计人员提供直接的设计参考,因此有必要对自锚式悬索桥的简便计算方法做进一步的研究。通过引入悬索桥计算理论的一些基本假定,基于最小势能原理,利用Ritz法推导了双塔单跨自锚式悬索桥在中跨受均布荷载作用下的吊索力等效膜张力、主缆垂度变化量、塔顶位移和加劲梁挠度的解析公式。同时,利用Midas/Civil有限元软件对公式进行验证,本文推导的解析公式的计算误差均小于8%,计算精度符合初步设计要求。对公式推导过程中采用的假定进行误差分析,并验证假定的合理性。采用同样的假定和方法,推导了对称独塔双跨自锚式悬索桥在全桥受均布荷载作用下的吊索力等效膜张力、主缆垂度变化量和加劲梁挠度的解析公式,通过有限元的验证,解析公式的计算误差均小于11%,计算精度符合初步设计要求。对计算结果产生较大误差的因素进行分析。利用推导的解析公式,对双塔单跨和独塔双跨自锚式悬索桥进行设计参数分析。通过改变矢跨比、边主跨比、主塔高度、加劲梁抗弯刚度、主塔抗弯刚度和主缆拉伸刚度等设计参数的值,对吊索力等效膜张力、主缆水平分力、主缆垂度变化量、加劲粱跨中挠度、塔顶位移的影响进行分析,得到结构的受力变形与设计参数的变化规律,提出各设计参数的合理取值范围,为设计人员在进行该类桥梁设计时提供参考。通过有限元软件验证和对假定的误差分析,确定了本文公式的正确性和可靠性。利用推导的解析公式进行设计参数分析,可以清楚的了解各设计参数对自锚式悬索桥结构受力变形的影响,帮助设计者理解自锚式悬索桥的受力特点,为自锚式悬索桥的计算提供一种简便可靠的方法。
【关键词】：自锚式悬索桥 等效膜张力 最小势能原理 参数分析
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.25
【目录】：
- 致谢4-5
- 摘要5-6
- Abstract6-13
- 符号列表13-14
- 第1章 绪论14-36
- 1.1 自锚式悬索桥的发展14-22
- 1.1.1 自锚式悬索桥的发展历史14-17
- 1.1.2 国外现代自锚式悬索桥的发展17-19
- 1.1.3 国内现代自锚式悬索桥的发展19-22
- 1.2 自锚式悬索桥的特点22-28
- 1.2.1 自锚式悬索桥的结构特点22-26
- 1.2.2 自锚式悬索桥的受力特点26-28
- 1.3 自锚式悬索桥理论研究现状28-33
- 1.3.1 悬索桥计算理论28-31
- 1.3.2 自锚式悬索桥计算理论31-32
- 1.3.3 自锚式悬索桥结构设计参数研究32-33
- 1.4 本文主要研究内容及创新点33-36
- 1.4.1 主要研究内容33-34
- 1.4.2 本文创新点34-36
- 第2章 双塔单跨自锚式悬索桥受力特性研究36-53
- 2.1 最小势能原理及Ritz法36-37
- 2.2 基于最小势能原理的双塔单跨自锚式悬索桥公式推导37-44
- 2.2.1 推导思路37-39
- 2.2.2 基本假定39
- 2.2.3 推导过程39-44
- 2.3 公式验证44-47
- 2.4 误差分析47-52
- 2.5 本章小结52-53
- 第3章 独塔双跨自锚式悬索桥受力特性研究53-64
- 3.1 基于最小势能原理的独塔双跨自锚式悬索桥公式推导53-59
- 3.1.1 推导思路53-54
- 3.1.2 基本假定54
- 3.1.3 推导过程54-59
- 3.2 公式验证59-61
- 3.3 误差分析61-63
- 3.4 本章小结63-64
- 第4章 自锚式悬索桥设计参数分析64-86
- 4.1 概述64-65
- 4.2 矢跨比对自锚式悬索桥受力特性的影响65-69
- 4.3 边主跨比对自锚式悬索桥受力特性的影响69-72
- 4.4 主塔高度对自锚式悬索桥受力特性的影响72-75
- 4.5 加劲梁抗弯刚度对自锚式悬索桥受力特性的影响75-78
- 4.6 主塔抗弯刚度对自锚式悬索桥受力特性的影响78-81
- 4.7 主缆拉伸刚度对自锚式悬索桥受力特性的影响81-84
- 4.8 本章小结84-86
- 第5章 结论及展望86-88
- 5.1 结论86-87
- 5.2 展望87-88
- 参考文献88-91
- 作者简历91
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5 记者 韩庆s⊥ㄑ对，
本文编号：1034717
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