悬索桥分离式箱形加劲梁力学特性研究

论文摘要

随着现代桥梁的发展,跨度越来越大,桥面愈来愈宽,因而对自重的要求也越来越轻,为了寻求适合这一发展趋势的主梁型式,同时为了改善空气动力性能、提高颤振临界风速,出现了分离式钢箱梁(两边纵梁通过中间连接箱连接)的主梁型式。分离式钢箱梁是继闭口箱梁之后的又一重要桥梁断面创新。论文以杭州市江东大桥为研究对象,研究自锚式悬索桥分离式钢箱梁的力学特性。鉴于相关文献对分离式钢箱梁动力性能的研究较多,而对其横纵梁连接刚度的取值研究较少,本文以此为研究点,分析比较分离式钢箱梁不同加劲梁计算模式、以及横纵梁不同连接刚度对结构的影响。论文主要开展了以下几方面的工作:论文首先简要介绍了分离式钢箱梁的构造特点、国内外对分离式钢箱梁的应用及研究现状,回顾了悬索桥结构在竖向、横向以及扭转等荷载作用下的计算理论。建立单、双主梁计算模型,分析比较不同加劲梁计算模式在不同工况下对结构静力性能的影响,探讨利用杆系结构法对这种分离式双箱梁结构进行静力分析时可以采用的合理计算模式。利用桥梁结构非线性计算软件BNLAS建立空间杆系结构计算模型,研究不同横纵梁连接刚度在各种工况下对结构内力及变形的影响。利用大型有限元通用计算软件ANSYS建立空间混合有限元计算模型,研究结构在各种荷载作用下的变形、内力及应力状态等,并与空间杆系模型计算结果进行比较,从而得出合理的横纵梁连接刚度取值范围。通过分析ANSYS板壳元中各工况下纵向应力沿分离式钢箱梁横截面应力分布情况,了解主缆轴力在自锚式悬索桥主梁横截面的分布情况,以及剪力滞效应对杭州市江东大桥主梁的影响。通过对杭州市江东大桥分离式钢箱梁静力学特性的分析,得出一些相关结论,希望对自锚式悬索桥分离式钢箱梁的设计具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 分离式箱形钢加劲梁在桥梁结构中的应用及静力特性
• 1.2.1 分离式箱形钢加劲梁的构造特点
• 1.2.2 分离式箱形钢加劲梁的应用现状
• 1.2.3 国内外对分离式箱形加劲梁的研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 1.3.1 选题来源
• 1.3.2 本文主要工作
• 第2章 悬索桥分离式钢箱梁计算模式比较
• 2.1 悬索桥结构分析理论研究概况
• 2.1.1 悬索桥在竖向荷载作用下的计算
• 2.1.2 悬索桥在横向荷载作用下的计算
• 2.1.3 悬索桥在扭转或偏载作用下的计算
• 2.2 加劲梁计算模式
• 2.3 加劲梁不同计算模式的比较
• 2.3.1 结构计算简图
• 2.3.2 加劲梁最不利截面分析
• 2.3.3 不同截面内力影响线比较
• 2.3.4 不同截面位移影响线比较
• 2.3.5 不同工况作用下加劲梁位移比较
• 2.3.6 不同工况作用下加劲梁内力比较
• 2.3.7 不同工况作用下吊索及主缆内力比较
• 2.4 本章小结
• 第3章 杭州市江东大桥空间力学模型
• 3.1 杭州市江东大桥总体概况
• 3.2 杭州市江东大桥空间杆系力学模型
• 3.2.1 单元离散与计算模型的建立
• 3.2.2 空间杆系结构力学模型的分析
• 3.3 横纵梁连接刚度对杆系结构的影响分析
• 3.4 杭州市江东大桥空间板壳力学模型
• 3.4.1 空间力学模型单元离散
• 3.4.2 计算模型的建立
• 3.4.3 空间板壳力学模型的分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 杭州市江东大桥钢箱梁剪力滞效应分析
• 4.1 剪力滞效应概述
• 4.2 剪力滞效应研究的国内外理论
• 4.2.1 解析法
• 4.2.2 数值解法
• 4.2.3 结构试验方法
• 4.2.4 各种方法比较
• 4.3 各工况作用下加劲梁横截面纵向应力分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文