自锚式悬索桥合理成桥状态确定与结构参数敏感性分析

发布时间：2022-10-06 16:01

　　自锚式悬索桥以其优美的造型成为城市桥梁建造方案的佳选。自锚式悬索桥不同结构参数对结构力学性能的影响也不同,成桥过程中几何非线性影响较大,经过复杂的体系转换后全桥内力与线形基本不能进行调整,因此开展自锚式悬索桥初始平衡状态确定和结构参数变化对全桥力学性能的影响具有重要工程应用价值。本文的主要研究内容有:（1）详细介绍了悬索桥主缆找形分析的递推-迭代计算方法,提出了一种可以考虑吊索顺桥向倾斜的空间索面悬索桥主缆找形分析方法。针对悬索桥平面和空间缆索体系,分别运用E-M迭代算法和Steffens-Newton迭代算法对递推计算过程中的控制变量进行修正,利用MATLAB软件分别编写了悬索桥平面和空间缆索找形程序;给出了考虑吊索顺桥向倾斜的空间索面悬索桥主缆找形分析的计算流程和递推计算过程中控制变量的修正算法。（2）提出了一种确定自锚式悬索桥合理成桥吊索力的方法。在全桥初始有限元模型建立的基础上,采用温度修正缆索单元无应力长度,基于影响矩阵法迭代更新缆索单元温度,直至满足全桥线形优化目标,此状态下的吊索力即为合理成桥吊索力,并结合工程实例验证了本方法的可行性,同时给出了影响矩阵的形成方法和吊索力... 

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 自锚式悬索桥研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 悬索桥缆索体系线形计算
    2.1 概述
    2.2 单索的线形计算理论
        2.2.1 抛物线理论
        2.2.2 近似悬链线理论
        2.2.3 精确悬链线理论
        2.2.4 精确悬链线方程的求解
    2.3 平面缆索体系的线形计算
        2.3.1 平面缆索体系的特点
        2.3.2 主缆首端张力分量初值的确定
        2.3.3 主跨缆索线形计算流程
        2.3.4 修正值的求解
        2.3.5 算例
    2.4 空间缆索体系的线形计算
        2.4.1 空间缆索体系的特点
        2.4.2 主缆首端张力分量初值的确定
        2.4.3 主跨缆索线形计算流程
        2.4.4 迭代求解方法
        2.4.5 算例
    2.5 考虑吊索顺桥向倾斜的悬索桥空间主缆分析
        2.5.1 分段悬链线理论
        2.5.2 主缆找形求解流程
        2.5.3 索形求解的迭代方法
    2.6 本章小结
第三章 自锚式悬索桥合理成桥索力的确定
    3.1 自锚式悬索桥成桥状态目标
    3.2 成桥吊索竖向力初值的确定
        3.2.1 刚性支承连续梁法
        3.2.2 均布质量法
    3.3 合理成桥吊索竖向力的确定
        3.3.1 悬索桥影响矩阵
        3.3.2 基于影响矩阵的悬索桥吊索索力优化
    3.4 算例
        3.4.1 全桥线形优化目标
        3.4.2 合理成桥吊索力优化过程
        3.4.3 优化结果
    3.5 本章小结
第四章 自锚式悬索桥初始平衡状态的确定
    4.1 概述
    4.2 自锚式悬索桥几何非线性
        4.2.1 几何非线性影响因素
        4.2.2 几何非线性分析方法
        4.2.3 几何非线性求解方法
    4.3 自锚式悬索桥的平衡状态分析
        4.3.1 初始平衡状态分析理论
        4.3.2 自锚式悬索桥恒载状态的确定
        4.3.3 算例
    4.4 本章小结
第五章 自锚式悬索桥静力性能影响参数分析
    5.1 缆索结构参数对缆索系统的影响
        5.1.1 主缆矢跨比对缆索系统的影响
        5.1.2 主缆抗拉刚度变化对缆索系统的影响
        5.1.3 吊索抗拉刚度变化对缆索系统的影响
    5.2 塔梁结构参数对缆索系统的影响
        5.2.1 主塔抗压刚度变化对缆索系统的影响
        5.2.2 主梁自重改变对缆索系统的影响
        5.2.3 主梁抗弯刚度改变对缆索系统的影响
    5.3 缆索结构参数对塔梁系统的影响
        5.3.1 主缆矢跨比对塔梁系统的影响
        5.3.2 主缆抗拉刚度变化对塔梁系统的影响
        5.3.3 吊索抗拉刚度变化对塔梁系统的影响
    5.4 塔梁结构参数对塔梁系统的影响
        5.4.1 主塔抗压刚度变化对塔梁系统的影响
        5.4.2 主梁自重改变对塔梁系统的影响
        5.4.3 主梁抗弯刚度改变对塔梁系统的影响
    5.5 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
附录A
附录B
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于影响矩阵理论的悬索桥索力优化[J]. 王会利,秦泗凤,李盛洋.  中国铁道科学. 2017(02)
[2]悬索桥主缆过三定点的精确线形数值解析计算方法[J]. 王邵锐,周志祥,高燕梅,唐辉.  计算力学学报. 2015(05)
[3]考虑缆-梁联合作用的自锚式悬索桥恒载状态计算方法研究[J]. 王邵锐,周志祥,高燕梅,唐辉.  土木工程学报. 2015(08)
[4]大跨径自锚式悬索桥主缆位移特性分析[J]. 王桢,吴海军,周志祥,王身宁.  土木工程学报. 2015(07)
[5]基于分段悬链线理论的悬索分析矩阵迭代法[J]. 秦剑,夏拥军.  工程设计学报. 2013(05)
[6]中国自锚式悬索桥发展综述[J]. 蔡迎春,万超,郑元勋.  中外公路. 2013(04)
[7]自锚式悬索桥合理成桥状态的实用计算方法[J]. 李小年,张小月,马如进,陈艾荣.  公路交通科技. 2013(06)
[8]悬索桥主缆线形确定的常用精确解析算法比较及电算高效实现方法研究[J]. 景天虎,李桅,李青宁,张品乐.  西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2011(06)
[9]基于Steffens-Newton法的空间索形悬索桥初始平衡状态分析[J]. 王晓明,郝宪武,段瑞芳.  计算力学学报. 2011(05)
[10]自锚式悬索桥空间缆索系统的求解方法[J]. 彭苗.  土木工程与管理学报. 2011(01)

博士论文
[1]空间自锚式悬索桥非线性分析与成桥状态确定[D]. 彭苗.武汉理工大学 2008
[2]斜拉桥合理设计状态确定与施工控制[D]. 颜东煌.湖南大学 2001

硕士论文
[1]独塔自锚式悬索桥结构参数影响分析[D]. 李春燕.西南交通大学 2011
[2]空间索形自锚式悬索桥初始平衡状态分析[D]. 王晓明.长安大学 2007



本文编号：3686942