多塔斜拉桥施工过程仿真分析

论文摘要

为研究清楚多塔斜拉桥的力学行为,论文以嘉绍大桥为背景,对四索面独柱式六塔斜拉桥的施工过程进行非线性仿真分析,并对其参数敏感性进行研究,论文围绕这个主题展开工作。首先对多塔斜拉桥的发展进行了介绍,论述了斜拉桥几何非线性分析理论和方法,详细阐述了索垂度效应、梁柱效应和大位移效应及其求解方法,同时介绍了公路新桥规混凝土收缩徐变的计算方法,以及斜拉桥第一类稳定性问题相关理论与方法。其次应用上述理论和方法,结合嘉绍大桥特点建立有限元模型,对其施工过程进行了非线性静力仿真分析：对施工过程中关键施工阶段的索塔塔偏、轴力、弯矩与应力和主梁的挠度、弯矩与应力以及斜拉索的索力进行了对比分析,得出结论：嘉绍大桥在施工过程中的结构强度和刚度满足要求；并对施工过程和成桥阶段的第一类稳定性进行了分析,得出结论：所有施工阶段的第一类稳定安全系数都满足大于4的安全评价标准。然后再对比分析了几何非线性和混凝土收缩徐变对结构力学行为的影响,得出结论：为使多塔斜拉桥成桥的线形和内力状态符合设计和规范的要求,有必要考虑几何非线性和混凝土收缩徐变的影响。再次分析了压重和移动荷载对多塔斜拉桥力学行为的影响。压重对大桥的线形和内力有较大的影响,应严格控制其安装位置和执行设计的施工工序。在对多塔斜拉桥进行移动荷载对称加载时,结构的力学行为的响应也呈现对称性；当移动荷载加载于主梁某一跨时,该跨响应较大,对邻跨有一定的影响,对较远跨的影响显著减小；当移动荷载由岸侧边跨向江侧整跨移动时,结构力学行为的响应逐渐增加,且影响范围也逐渐扩大。最后在对多塔斜拉桥结构行为的参数敏感性进行分析后,得出其主要敏感性参数为主梁重量、主梁温度、斜拉索弹模、刚性铰重量、压重的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 斜拉桥发展概述
• 1.1.1 国外斜拉桥
• 1.1.2 国内斜拉桥
• 1.1.3 多塔斜拉桥发展
• 1.2 多塔斜拉桥研究概况及待解决问题
• 1.3 论文研究的目标与方法及主要内容
• 1.3.1 论文研究的目标与方法
• 1.3.2 论文研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 斜拉桥的分析理论与方法
• 2.1 斜拉桥几何非线性静力分析理论
• 2.1.1 索垂度效应
• 2.1.2 梁柱效应
• 2.1.3 大位移效应
• 2.1.4 非线性问题的求解方法
• 2.1.5 非线性问题求解的收敛准则
• 2.2 混凝土收缩徐变理论及其计算方法
• 2.2.1 混凝土收缩徐变概述
• 2.2.2 新桥规收缩徐变计算方法
• 2.3 斜拉桥施工过程的分析方法
• 2.4 斜拉桥第一类稳定问题有限元分析方法
• 2.5 斜拉桥施工过程影响因素
• 2.6 本章小结
• 第3章 多塔斜拉桥施工过程仿真分析
• 3.1 嘉绍大桥工程概述
• 3.1.1 嘉绍大桥概况
• 3.1.2 嘉绍大桥设计参数
• 3.1.3 嘉绍大桥施工方案
• 3.2 嘉绍大桥有限元模型的建立
• 3.3 嘉绍大桥施工过程的仿真分析
• 3.3.1 索塔塔偏、轴力、弯矩及应力
• 3.3.2 主梁挠度、弯矩及应力
• 3.3.3 斜拉索索力
• 3.3.4 成桥后恒载支反力
• 3.4 嘉绍大桥施工阶段第一类稳定性问题
• 3.5 本章小结
• 第4章 多塔斜拉桥力学行为特性分析
• 4.1 几何非线性的影响
• 4.2 混凝土收缩徐变的影响
• 4.3 施工过程中压重对大桥力学行为的影响
• 4.3.1 索塔区压重的影响
• 4.3.2 辅助墩区压重的影响
• 4.3.3 跨中区压重的影响
• 4.4 嘉绍大桥移动荷载的力学行为分析
• 4.4.1 全桥施加移动荷载
• 4.4.2 Z3边跨施加移动荷载
• 4.4.3 Z3与Z4塔主梁施加移动荷载
• 4.4.4 Z4与Z5塔主梁施加移动荷载
• 4.4.5 Z5与Z6塔主梁施加移动荷载
• 4.5 多塔斜拉桥敏感性分析
• 4.5.1 主梁重量变化对成桥结构行为的影响
• 4.5.2 主梁刚度变化对成桥结构行为的影响
• 4.5.3 斜拉索弹性模量变化对成桥结构行为的影响
• 4.5.4 塔高变化对成桥结构行为的影响
• 4.5.5 索塔刚度变化对成桥结构行为的影响
• 4.5.6 主梁温度变化对成桥结构行为的影响
• 4.5.7 压重变化对成桥结构行为的影响
• 4.5.8 刚性铰重量变化对成桥结构行为的影响
• 4.5.9 计算结果及敏感性分析
• 4.6 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及参加的科研项目