前倾双背索异型主塔斜拉桥力学特性分析

发布时间：2017-08-13 07:32

  本文关键词：前倾双背索异型主塔斜拉桥力学特性分析

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【摘要】：景观桥以造型独特,结构复杂,具有良好的视觉效果逐渐在城市桥梁中应用增多。随着经济的发展,设计人员对于景观桥梁的设计不断提出了新颖的结构形式,故对于景观的研究应刻不容缓,但针对装饰性桥梁的研究工作甚少,尤其是装饰斜拉桥,在一定程度上限制了其更为广泛的应用。因此,有必要对其进一步研究其受力情况。本文以“提出问题—建立模型—实测验证—对有限元模型进行分析—得到结构的受力情况及其规律”技术路线对装饰斜拉桥展开了受力情况的研究,主要工作和取得的研究成果如下:1.对主桥支架进行了理论计算和有限元计算验证分析。理论计算结果和有限元计算结果吻合较好,验证了有限元分析的可行性,进一步表明了满堂支架的安全性。基于上述对满堂支架施工的计算,结果表明在纵桥向第四跨及第五跨应力较其他跨大,同时剪力撑在支架受力中起着重要的作用;立柱在整个支架受力传递过程中承担较大的荷载。2.对主桥进行了有限元计算和实际测量结果对比分析。通过对主桥布置振弦式应变计进行测量,同时结合有限元分析,将两者结果进行对比,在其基础上分析了主桥的应力情况。结果表明:实测应力结果与有限元分析应力结果变化规律基本一致,且两者偏差较小,确保有限元模型的准确性;纵桥向上其支座处截面出现应力集中现象,尤其是在固定支座处,横桥向上由于剪力滞的存在,靠近桥面中心线的腹板应力大于截面其余腹板。3.对主塔进行了有限元计算和实测测量结果对比分析。通过结合有限元软件建立模型进行计算,基于现场实测,将有限元分析结果与实测结果对比分析,进而根据主塔的不同施工阶段对主塔的受力情况进行阐述。结果表明:有限元分析结果与实测结果变化情况相一致,进而验证了有限元模型的精确性;以有限元分析为基础,得到在主塔拆除支架释放约束的同时其应力发生重分布基本呈现主塔底板受压,顶板受拉的情况,并逐步扩大受力区域;前拉索对主塔受力影响较小,且主塔塔圆处出现对角拉、压应力的现象。4.在主塔有限元模型的基础上对其动力特性及空气稳定性能进行分析。通过子空间迭代法得到主塔的自振周期、自振频率及振型,其第一阶振型主塔出现面外弯曲,至第六阶阵型以面外-面内的振型规律变化,且弯曲拐点不断增多,从第七阶阵型至后几阶振型均发生面外弯曲,进而对不同设计参数下的主塔分析,得到边界条件、主塔的结构形式以及截面形式对主塔的动力性能影响较大,同时在假定的前提下对主塔进行非线性分析,得到其出现失稳临界荷载为40m/s~50m/s,在一定程度上表明其抗风性能较弱。
【关键词】：斜拉桥 有限元模型 连续梁桥 异形主塔 力学性能
【学位授予单位】：苏州科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U441;U448.27
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 景观桥的发展现状13-15
• 1.2 装饰桥梁的发展15-18
• 1.2.1 实际工程的应用15-17
• 1.2.2 装饰斜拉桥的研究现状17
• 1.2.3 结构形式的选择17-18
• 1.2.4 装饰桥梁的施工控制18
• 1.3 本文研究工作18-21
• 1.3.1 研究对象和研究意义18-19
• 1.3.2 研究目标和技术路线19-20
• 1.3.3 预期成果20-21
• 第二章 异型独塔斜拉桥的施工过程及监控内容21-32
• 2.1 桥梁结构介绍及施工过程21-29
• 2.1.1 工程背景21-23
• 2.1.2 桥梁结构分析23-26
• 2.1.3 施工过程26-29
• 2.2 监控内容29-31
• 2.2.1 主梁几何线形控制29-30
• 2.2.2 应力监测30
• 2.2.3 索力监测30-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 支架施工验算及主桥的受力分析32-56
• 3.1 满堂支架施工验算32-39
• 3.1.1 支架构造设计32-33
• 3.1.2 荷载计算33
• 3.1.3 支架理论计算及验算33-35
• 3.1.4 有限元计算对比分析35-39
• 3.2 主桥的受力分析39-55
• 3.2.1 基本理论39-41
• 3.2.2 有限元模型41-42
• 3.2.3 荷载工况42-44
• 3.2.4 材料本构关系44-45
• 3.2.5 实测结果45-46
• 3.2.6 有限元计算结果46-49
• 3.2.7 结果对比分析49-55
• 3.3 本章小结55-56
• 第四章 主塔静力特性分析56-77
• 4.1 主塔施工56-57
• 4.1.1 主塔的吊装方案56
• 4.1.2 主塔的施工过程56-57
• 4.1.3 有限元模拟施工阶段57
• 4.2 主塔附属结构计算57-65
• 4.2.1 预埋螺栓计算57
• 4.2.2 吊耳及钢丝绳计算57-58
• 4.2.3 节段间焊缝强度验算58-59
• 4.2.4 支架强度及稳定性计算59-60
• 4.2.5 拉索最大控制挠度计算60-65
• 4.3 主塔测点布置及监测结果65-66
• 4.3.1 测点布置65-66
• 4.3.2 监测结果66
• 4.4 有限元模型分析66-68
• 4.4.1 有限元模型66-67
• 4.4.2 有限元计算结果67-68
• 4.5 监测截面结果对比分析68-70
• 4.6 主塔应力分析70-75
• 4.6.1 CS1阶段70
• 4.6.2 CS2阶段70-71
• 4.6.3 CS3阶段71
• 4.6.4 CS4阶段71-72
• 4.6.5 CS5阶段72
• 4.6.6 CS6阶段72-73
• 4.6.7 CS7阶段73-75
• 4.7 本章小结75-77
• 第五章 主塔的动力特性及空气静力稳定性分析77-88
• 5.1 主塔的动力特性77-83
• 5.1.1 特征值分析77
• 5.1.2 子空间迭代法77-78
• 5.1.3 自振特性分析78-81
• 5.1.4 不同设计参数下的主塔动力特性81-83
• 5.2 主塔的空气静力稳定性83-87
• 5.2.1 基本原理83-85
• 5.2.2 有限元非线性计算结果分析85-87
• 5.3 本章小结87-88
• 第六章 结论与展望88-90
• 6.1 结论88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-95
• 作者简历95
• 发表的学术论文95
• 参与科研项目95

【参考文献】

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本文编号：666141