塔梁固结的独塔混凝土斜拉桥设计参数优化

发布时间：2017-08-24 19:59

  本文关键词：塔梁固结的独塔混凝土斜拉桥设计参数优化

  更多相关文章： 等跨独塔混凝土斜拉桥 设计参数 主梁刚度 索塔高度 拉索间距 无索区长度 有限元分析

【摘要】：独塔斜拉桥是由索塔、主梁以及拉索三种受力构件组成的缆索承重体系,斜拉桥的桥面体系通常是由预应力混凝土或钢等材料的加劲梁构成。斜拉桥对梁是一点多承,类似于在主梁跨内增加了一些弹性支承,由此大幅度减小了主梁弯矩,降低了主梁的梁高,随之减小了主梁的自重,从而增大了桥梁的跨越能力。因其特别的结构优势,斜拉桥目前已经成为现代桥梁工程中发展速度最快、竞争力最强的桥型之一。但是对于独塔混凝土斜拉桥体系的研究仍然存在一些不足,尤其在设计工作中还有一些问题尚未解决,主要表现在设计参数的优化上。关于独塔混凝土斜拉桥设计参数优化不足的原因,一方面是源于很少有桥梁设计者对独塔斜拉桥的设计参数进行优化,因为设计参数并非是孤立存在的,每改变一个设计参数,通常会改变其他设计参数的最优取值,而要得到一个经济并合理的设计方案,一般需要对设计参数进行多次迭代计算,这将会大大增加设计的困难程度;另一方面是因为设计参数的优化方式不一样,目前仍然还处于探索阶段,没有形成成熟的系统,还需要进一步完善。本文以四川省江油市涪江五桥为实际工程背景,主要针对塔梁固结的等跨独塔混凝土斜拉桥桥型的设计参数进行研究。本文主要研究内容:首先简单介绍了国内外的独塔混凝土斜拉桥发展的历史概况,总结了独塔斜拉桥性的结构体系及受力特点,并指出了独塔斜拉桥发展前景及遇到的不足。然后利用Midas Civil 2015建立涪江五桥有限元模型,对全桥施工阶段进行静力分析,并将位移与内力值与施工监控得到的相应数值进行对比。通过比较,所建的有限元模型与实际情况相符。再以原桥梁模型为基础,选择主梁刚度、索塔高度、拉索间距、无索区长度作为需要讨论的设计参数,分别取几个合理的参数值,计算结构在恒、活载与温度荷载作用下受力特性,并对结构的自振频率与振型进行分析。根据计算结果可以得到设计参数变化对结构的静、动力特性的影响,与此同时,分析并得出设计参数的合理取值,为此类型的桥梁体系提供一个设计参数的参考范围。
【关键词】：等跨独塔混凝土斜拉桥 设计参数 主梁刚度 索塔高度 拉索间距 无索区长度 有限元分析
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U448.27
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 概述9-11
• 1.1.1 斜拉桥发展的历史概况9-10
• 1.1.2 独塔混凝土斜拉桥发展的历史概况10-11
• 1.2 独塔斜拉桥结构体系及受力特点11
• 1.3 独塔斜拉桥发展前景与不足11-12
• 1.3.1 发展前景11-12
• 1.3.2 研究的不足12
• 1.4 本文的主要研究意义和内容12-14
• 1.4.1 本文的研究意义12
• 1.4.2 本文的研究内容12-14
• 第二章 工程概况与结构静力分析14-28
• 2.1 涪江五桥简介14-16
• 2.1.1 工程概况14-15
• 2.1.2 材料及细部构造15
• 2.1.3 施工方案15-16
• 2.2 有限元模型的建立16-20
• 2.2.1 主梁的模拟16-19
• 2.2.2 索塔的模拟19
• 2.2.3 斜拉索的模拟19
• 2.2.4 桥梁连接形式的模拟19-20
• 2.3 结构在施工阶段的静力分析20-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 影响结构静动力特性的设计参数分析优化28-82
• 3.1 主梁刚度的分析优化28-39
• 3.1.1 概述28-29
• 3.1.2 在恒、活载作用下梁高对结构静力特性的影响29-33
• 3.1.3 在温度荷载作用下梁高对结构静力特性的影响33-35
• 3.1.4 梁高对结构动力特性的影响35-38
• 3.1.5 小结38-39
• 3.2 索塔高度的分析优化39-50
• 3.2.1 概述39-40
• 3.2.2 在恒、活载作用下塔高对结构静力特性的影响40-44
• 3.2.3 在温度荷载作用下塔高对结构静力特性的影响44-46
• 3.2.4 塔高对结构动力特性的影响46-49
• 3.2.5 小结49-50
• 3.3 拉索间距的分析优化50-61
• 3.3.1 概述50-51
• 3.3.2 在恒、活载作用下拉索索距对结构静力特性的影响51-55
• 3.3.3 在温度荷载作用下拉索索距对结构静力特性的影响55-57
• 3.3.4 拉索索距对结构动力特性的影响57-60
• 3.3.5 小结60-61
• 3.4 无索区长度的分析优化61-80
• 3.4.1 概述61-62
• 3.4.2 在恒、活载作用下无索区长度对结构静力特性的影响62-70
• 3.4.3 在温度荷载作用下无索区长度对结构静力特性的影响70-74
• 3.4.4 无索区长度对结构动力特性的影响74-79
• 3.4.5 小结79-80
• 3.5 本章小结80-82
• 第四章 结论与展望82-84
• 4.1 结论82-83
• 4.2 展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-87
• 学期间发表的论文及参与的工程实践项目87

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本文编号：732842