钢桁架悬索桥成桥状态与施工阶段计算分析

论文摘要

悬索桥是大跨桥梁中最美观、最经济的桥型,近年来我国大跨径悬索桥的建设飞速发展。现代悬索桥加劲梁通常采用钢箱梁和钢桁梁两种形式,在一些交通运输不方便的山区以及双层桥面结构,大多采用钢桁梁的形式。本文以大连市星海湾大桥为工程背景,通过有限元软件ANSYS建立全桥有限元模型,对钢桁架悬索桥成桥状态和施工阶段进行了研究。星海湾大桥是一座主跨460m的三跨双层钢桁架地锚式悬索桥,是一种目前国内较为新颖的大跨度公路悬索桥加劲梁结构形式。本文较全面的分析了钢桁架悬索桥的静力特性,得出了主缆成桥线形、主缆各单元的无应力索长、吊杆无应力长度等结构参数和成桥状态下恒载、活载、收缩徐变、温度作用及风荷载下结构的内力、位移情况；计算了每种工况单独作用时对结构受力的影响,计算结果表明,与其他工况的影响相比,恒载对主缆、吊杆的受力起主要作用；论述了计算主缆架设阶段和主塔施工阶段各控制参数的必要性,并对这些参数进行了计算；在给定的主梁节段划分的基础上,研究了钢桁架加劲梁的吊装过程,分析比较了逐次刚接法中不同的吊装顺序下的主缆线形变化和受力情况,分析了全部不连接的施工方式的可行性,参考逐次刚接法的倒拆结果确定了较合理的边吊装边部分刚接的顺序,可供设计和施工部门参考、使用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 悬索桥发展概述
• 1.1.1 国外悬索桥的发展
• 1.1.2 国内悬索桥的发展
• 1.2 悬索桥的结构形式和受力特点
• 1.2.1 悬索桥的类型
• 1.2.2 悬索桥的主要构造
• 1.2.3 悬索桥的受力特点
• 1.3 本课题研究背景
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 悬索桥的结构分析方法及几何非线性
• 2.1 悬索桥的结构分析方法
• 2.1.1 竖直荷载下分析方法
• 2.1.2 水平荷载下分析方法
• 2.1.3 偏心荷载下分析方法
• 2.2 几何非线性的计算方法
• 2.2.1 结构大位移引起的非线性
• 2.2.2 缆索自重垂度引起的非线性
• 2.2.3 初始内力引起的非线性
• 2.3 本章小结
• 3 大连市星海湾大桥静力分析
• 3.1 工程概况
• 3.2 建立模型
• 3.2.1 主缆
• 3.2.2 主索鞍
• 3.2.3 散索鞍
• 3.3 恒载作用分析
• 3.3.1 主缆成桥线形
• 3.3.2 主缆、吊杆受力情况
• 3.3.3 主缆、吊杆单元的无应力长度计算
• 3.4 活载作用分析
• 3.5 收缩徐变作用分析
• 3.6 温度作用分析
• 3.7 荷载组合
• 3.8 风荷载作用分析
• 3.8.1 静阵风风速
• 3.8.2 静阵风荷载
• 3.9 本章小结
• 4 大连市星海湾大桥施工控制分析
• 4.1 悬索桥施工控制理论
• 4.1.1 正装分析法
• 4.1.2 倒拆分析法
• 4.1.3 无应力状态分析法
• 4.2 主缆架设阶段参数计算
• 4.2.1 空缆状态主缆线形
• 4.2.2 空缆状态主缆受力
• 4.2.3 主索鞍预偏量
• 4.2.4 散索鞍预转量
• 4.3 主塔施工阶段参数计算
• 4.3.1 主塔预抛高计算分析
• 4.3.2 塔顶容许偏位计算分析
• 4.4 加劲梁吊装阶段分析计算
• 4.4.1 概述
• 4.4.2 主梁节段的划分
• 4.4.3 方案设计
• 4.4.4 架设过程中的变形与受力
• 4.4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢