千米级悬索桥缆索吊系统性能分析研究

发布时间：2017-09-16 20:20

  本文关键词：千米级悬索桥缆索吊系统性能分析研究

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【摘要】：缆索吊机主要由主索、牵引索、起重小车、起重索、塔架和锚固装置组成,是一种可以垂直起吊和水平运输的工程施工设备。千米级大吨位缆索吊机和小跨径、小吨位缆索吊机在构造、安全性能、设备需求上有着很大的不同。随着桥梁建造技术的发展,桥梁及其施工所用吊装系统的跨径越来越大,总结大跨径悬索桥缆索吊装系统的力学特点以及在此基础上进行缆索吊装系统设计和施工应用的创新,是施工技术研究的重要内容。研究成果可以为以后大跨径、大吨位的吊装系统的设计和施工应用提供理论指导和经验数据。本文以龙江大桥施工缆索吊机为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立缆索吊机模型,主要进行了以下几个方面的工作:1.针对悬索桥自身结构特点和施工需求,论述了悬索桥施工中的缆索吊机和其他桥梁施工中的缆索吊机的不同,分析了国内几座大跨径悬索桥施工缆索吊机的特点。着重分析了桥梁工程施工缆索吊机和水利工程施工缆索吊机,以及悬索桥施工缆索吊机和拱桥施工缆索吊机的不同。2.讨论了缆索吊机主索计算的基本理论以及在工程中的应用。结合算例,分析了主索抛物线算法和悬链线算法的相对误差。3.通过与有限元方法对比,以最大荷载作用下的挠度为参考,研究了工程中常用的主索单跨模型变形协调方程的以及有学者提出的三跨模型方程的计算精度,并分析了主索垂跨比变化对受力性能的影响。4.通过设置缆索吊机主索在塔顶的支承形式为固结,并且同时改变索塔刚度,研究了不同索塔刚度条件下主索在塔顶固结对索塔受力的影响。5.通过将不同布置参数的缆索吊系统进行对比分析,研究了主索中跨垂跨比、边跨背索倾角等设计参数对缆索吊机受力性能的影响,得到了主索垂跨比、背索倾角等主要设计参数的合理取值范围。6.通过设置一定的初始垂度差值,模拟缆索吊机主索架设过程中有初始安装误差的一组主索,研究了初始安装误差对主索受力的影响。7.根据相关规范,验算了龙江大桥主要缆索构件的安全性能。计算结果表明龙江大桥缆索吊机主索等构件符合安全要求。
【关键词】：悬索桥施工 缆索吊机 龙江大桥 垂跨比
【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】：U445.32
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 概述10-11
• 1.2 桥梁施工缆索吊机的特点11-14
• 1.3 缆索吊机的发展现状14-21
• 1.3.1 鹅公岩大桥缆索吊机14-16
• 1.3.2 四渡河大桥缆索吊机16-18
• 1.3.3 北盘江大桥缆索吊机18-20
• 1.3.4 西溪大桥缆索吊机20-21
• 1.4 研究目的及意义21
• 1.5 本文主要研究内容21-23
• 第二章 缆索吊机主索计算方法23-31
• 2.1 概述23
• 2.2 平衡微分方程23-24
• 2.3 主索抛物线算法24-25
• 2.4 主索悬链线算法25-27
• 2.5 悬索长度的计算27-28
• 2.6 悬索的张力计算28-29
• 2.7 本章小结29-31
• 第三章 龙江大桥缆索吊装系统31-40
• 3.1 龙江大桥工程简介31
• 3.2 龙江大桥施工缆索吊机31-32
• 3.3 缆索吊装系统主要组成32-37
• 3.3.1 主索32-34
• 3.3.2 起重索34-35
• 3.3.3 牵引索35-36
• 3.3.4 支索器36-37
• 3.3.5 索鞍37
• 3.3.6 主索锚固系统37
• 3.4 龙江大桥施工缆索吊装系统的架设工艺37-39
• 3.4.1 主索架设37-38
• 3.4.2 安装起重小车38
• 3.4.3 安装牵引索38
• 3.4.4 安装起重索38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 千米级缆索吊机性能研究40-76
• 4.1 抛物线算法和悬链线算法计算结果对比40-42
• 4.2 缆索吊机主索设计方法42-44
• 4.2.1 解析理论方法42-43
• 4.2.2 有限元软件方法43-44
• 4.3 解析法和有限元法计算主索挠度44-49
• 4.3.1 缆索吊机主索荷载计算45-47
• 4.3.2 主索挠度解析法计算47-48
• 4.3.3 主索挠度有限元法计算48
• 4.3.4 解析法和有限元法计算结果比较48-49
• 4.4 主索垂跨比对缆索吊机受力性能的影响49-54
• 4.4.1 单跨模型变形协调方程49-50
• 4.4.2 三跨模型变形协调方程50-51
• 4.4.3 主索垂跨比对挠度和水平力的影响51-54
• 4.5 主索塔顶支承形式对缆索吊机受力的影响54-58
• 4.6 缆索吊系统受力性能优化计算58-67
• 4.6.1 背索倾角影响分析58-64
• 4.6.2 主索初始垂跨比影响分析64-67
• 4.7 大跨径缆索吊机主索安装误差对主索受力的影响67-75
• 4.8 本章小结75-76
• 第五章 龙江大桥缆索吊机主要构件计算76-83
• 5.1 主索计算76-78
• 5.1.1 主索应力验算76-77
• 5.1.2 主索长度的计算77-78
• 5.2 起重索计算78-80
• 5.2.1 起重索拉力的计算78
• 5.2.2 起重索的应力验算78-79
• 5.2.3 起重索长度的计算79-80
• 5.3 牵引索计算80-82
• 5.3.1 牵引索拉力的计算80-81
• 5.3.2 牵引索的应力验算81-82
• 5.3.3 牵引索长度的计算82
• 5.4 本章小结82-83
• 第六章 结论与展望83-85
• 6.1 本文取得的主要结论83-84
• 6.2 展望84-85
• 参考文献85-87
• 致谢87-88
• 在校期间发表的学术论文88

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