设置加劲索的三塔两跨悬桥结构特性分析

发布时间：2017-04-09 16:20

  本文关键词：设置加劲索的三塔两跨悬桥结构特性分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近些年来,为了适应大型跨江、跨海工程建设的需要,新颖的多塔悬索桥方案在国内外大跨径桥梁的初步设计阶段多次被提出、论证。中国的泰州大桥、马鞍山三塔两跨悬索桥、鹦鹉洲三塔四跨悬索桥的建设,开创了建设现代大跨多塔悬索桥建设的先河,多塔悬索桥亦已成为桥梁工程领域最重要的研究领域之一。国内基于三座大桥及其相关中塔效应理论的深化认识,为多塔悬索桥多种形式的发展奠定了基础。本文首先简要总结了多塔悬索桥的发展以及悬索桥计算理论的发展,针对三塔两跨悬索桥中塔纵向刚度不足的缺点,在泰州大桥中塔效应再认识的基础上,再次提出并研究用加劲索将各主塔塔顶连接起来以延伸边塔塔顶富余约束来提高悬索桥整体刚度的方案,即设置加劲索的多塔悬索桥方案。本文通过理论分析与有限元计算两种方法来验证加劲索对提高全桥整体刚度的技术可行性。理论分析方面,将悬索桥常用理论方法—挠度理论代换梁法、重力刚度法和结构力学渐进法拓展至设置加劲索的三塔两跨悬索桥这一桥型,推导了相应的计算公式,提出了相关的计算步骤和流程。在马鞍山大桥中塔效应理论的基础上,提出了适应设置加劲索的拓展的中塔理论,并据此提出了关键构件主塔及加劲索的参数确定条件。在改进的马鞍山大桥有限元模型基础上,建立设置加劲索三塔两跨悬索桥有限元模型,验证了拓展中塔效应理论的正确性,初步证明了设置加劲索的三塔悬索桥的技术可行性。根据有限元模型和开发的基于挠度理论、重力刚度法和结构力学渐近法的MATLAB软件的计算结果的对比分析,验证了理论方法的误差在允许范围内。根据重力刚度法对设置加劲索的三塔两跨悬索桥进行了参数分析,提出了加劲索的锚固方法。三塔两跨悬索桥的动力分析,包含自由振动特性分析以及非线性静风稳定性分析,主要采用有限元方法。动力性能分析表明,设置加劲索三塔两跨悬索桥与常规三塔两跨悬索桥相比自振基频较大,采用弹性索体系可以提高漂移振型出现频率和竖向抗弯刚度,与其他加劲梁约束体系相比抗风性能最优;固结体系明显增强自振基频与扭转刚度,但降低了扭转发散临界风速。全桥失稳模态为弯扭耦合的静风失稳模态,初始风攻角为-3°时随着风速加大悬索桥的重力刚度增大,结构不会出现静风失稳现象。
【关键词】：三塔两跨悬索桥 加劲索 中塔效应 挠度理论 加劲梁约束体系 静风稳定性
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U448.25
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 悬索桥的发展9-13
• 1.2.1 多塔悬索桥的发展9-12
• 1.2.2 悬索桥计算理论的发展12-13
• 1.3 三塔悬索桥的研究现状和研究意义13-18
• 1.3.1 三塔悬索桥研究现状13-15
• 1.3.2 三塔悬索桥的力学特性认识的再发展—中塔效应15-16
• 1.3.3 提高三塔悬索桥纵向刚度方法的研究现状16-17
• 1.3.4 研究意义17-18
• 1.4 研究内容和研究方法18-20
• 1.4.1 研究内容18
• 1.4.2 研究方法18-20
• 第2章 设置加劲索的三塔两跨悬索桥静力分析理论方法20-40
• 2.1 设置加劲索的三塔两跨悬索桥挠度理论代换梁法20-26
• 2.1.1 单跨悬索桥挠度理论代换梁法基本方程及方程的解20-23
• 2.1.2 设置加劲索的三塔两跨悬索桥挠度理论代换梁法理论公式23-26
• 2.1.2.1 方程的建立23-25
• 2.1.2.2 求解步骤25-26
• 2.2 设置加劲索的三塔两跨悬索桥重力刚度法26-34
• 2.2.1 加劲索的刚度分析27-30
• 2.2.2 单跨悬索桥重力刚度法基本方程及方程的解30-32
• 2.2.2.1 基本方程建立30-31
• 2.2.2.2 集中活载的挠度31
• 2.2.2.3 均布活载的挠度31-32
• 2.2.3 设置加劲索的三塔两跨悬索桥重力刚度法理论公式32-34
• 2.2.3.1 方程的建立32-33
• 2.2.3.2 求解步骤33-34
• 2.3 设置加劲索的三塔两跨悬索桥结构力学渐进法34-38
• 2.3.1 结构力学渐进法的概念与求解步骤34-35
• 2.3.2 单跨悬索桥结构力学渐进法基本方程及方程的解35-36
• 2.3.2.1 单索基本方程35
• 2.3.2.2 均布荷载下缆索水平力方程35-36
• 2.3.2.3 端部位移缆索水平力方程36
• 2.3.3 设置加劲索的三塔两跨悬索桥结构力学渐进法理论公式36-38
• 2.3.3.1 方程的建立36-37
• 2.3.3.2 求解步骤37-38
• 2.4 理论方法集成软件设计与开发38-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第3章 设置加劲索的三塔两跨悬索桥静力性能分析40-56
• 3.1 设置加劲索的“扩展的中塔效应”40-41
• 3.2 马鞍山三塔悬索桥基准模型及中塔适宜区间41-44
• 3.2.1 马鞍山大桥工程背景41-43
• 3.2.2 马鞍山大桥有限元模型43
• 3.2.3 马鞍山大桥中塔刚度适宜区间43-44
• 3.3 设置加劲索的三塔悬索桥结构可行性验证44-46
• 3.3.1 设置加劲索的有限元模型44-45
• 3.3.2 设置加劲索的可行性分析45-46
• 3.4 设置加劲索的三塔悬索桥理论方法的验证46-47
• 3.5 设置加劲索的三塔两跨悬索桥理论方法力学参数研究47-55
• 3.5.1 中塔刚度48-50
• 3.5.2 加劲索面积50-52
• 3.5.3 加劲索垂跨比52-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第4章 设置加劲索的三塔两跨悬索桥动力性能分析56-74
• 4.1 自由振动特性分析56-64
• 4.1.1 设置加劲索的三塔两跨悬索桥自由振动特性分析56-59
• 4.1.2 不同加劲梁约束体系自由振动分析59-64
• 4.2 非线性静风稳定性分析64-72
• 4.2.1 非线性静风荷载计算法65-66
• 4.2.2 几何非线性屈曲分析66-68
• 4.2.3 不同加劲梁约束体系稳定性分析68-70
• 4.2.4 初始风攻角对静风稳定性的影响70-72
• 4.3 本章小结72-74
• 第5章 结论与展望74-75
• 5.1 结论74
• 5.2 展望74-75
• 攻读学位期间发表的学术论文75-76
• 参考文献76-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王立彬;吴勇;;超大跨径CFRP主缆悬索桥静力性能理论分析[J];土木建筑与环境工程;2014年02期

2 王立彬;吴勇;金泊含;;基于重力刚度法的三塔悬索桥形变特征研究[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2015年01期

3 张文明;王溧;刘钊;;基于应变能的三塔悬索桥静风失稳形态分析[J];桥梁建设;2013年05期

4 柴生波;肖汝诚;孙斌;;双缆悬索桥体系的力学特性(Ⅱ)[J];华南理工大学学报(自然科学版);2012年02期

5 曹珊珊;雷俊卿;李忠三;林道锦;王仁贵;;多塔斜拉桥刚度分析[J];世界桥梁;2012年01期

6 柴生波;肖汝诚;孙斌;;双缆悬索桥体系的力学特性(Ⅰ)[J];华南理工大学学报(自然科学版);2011年12期

7 张劲泉;曲兆乐;宋建永;杨昀;;多塔连跨悬索桥综述[J];公路交通科技;2011年09期

8 梁鹏;吴向男;李万恒;徐岳;;三塔悬索桥静动力特性与中塔选型[J];交通运输工程学报;2011年04期

9 张强;徐宏光;;马鞍山长江公路大桥设计与创新[J];桥梁建设;2010年06期

10 杨光武;徐宏光;张强;;马鞍山长江大桥三塔悬索桥关键技术研究[J];桥梁建设;2010年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘斌;三塔悬索桥振动特性的研究[D];西南交通大学;2009年

  本文关键词：设置加劲索的三塔两跨悬桥结构特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：295655