双塔双层斜拉桥合理设计索力的确定及变形协调性研究

论文摘要

斜拉桥是由塔、索、梁构成的组合体系桥。斜拉索的存在,大大改善了主梁的受力状态,但也由于斜拉索的存在使斜拉桥成为了高次超静定结构,结构计算变得复杂。在设计工作中,如何确定斜拉桥的合理成桥状态,如何确定斜拉桥合理施工状态成为设计任务的难点。斜拉桥是组合体系,通过斜拉索的联系,各构件间协调合作,调整某个构件的刚度可以调整结构体系的内力状态和变形。本文以实际工程为背景,利用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥的有限元模型,对上述提到的几个问题进行分析研究。首先综合应用最小弯曲能量法、应力平衡法等确定了双塔双层斜拉桥的合理成桥状态,并应用一次施工成桥模型进行验算,证实了该方法的可行性；其次,利用正装迭代法,确定出双塔双层斜拉桥合理施工索力、施工状态。然后进行施工过程、成桥运营阶段验算,证实了该方法的可行性；最后应用变形协调性原理,研究分析了双塔双层斜拉桥各构件之间的相互影响作用,得出了一些规律性结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 斜拉桥发展现状与发展趋势
• 1.2.1 斜拉桥的国内外发展现状
• 1.2.2 斜拉桥的发展趋势
• 1.3 问题的研究现状
• 1.3.1 斜拉桥的合理成桥状态确定
• 1.3.2 斜拉桥的合理施工状态确定
• 1.3.3 变形协调法研究
• 1.4 本文研究的工程背景及主要研究内容
• 1.4.1 工程背景
• 1.4.2 论文主要研究内容
• 第2章 斜拉桥结构分析基本理论
• 2.1 概述
• 2.2 有限元方法简介
• 2.2.1 有限元方法的基本原理
• 2.2.2 有限元方法分析的基本步骤
• 2.3 斜拉桥的索力优化
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 斜拉桥索力优化的方法
• 2.4 斜拉桥的活载内力计算原理
• 2.5 斜拉桥中的几种问题处理
• 2.6 本章小结
• 第3章 斜拉桥空间有限元模型的建立
• 3.1 概述
• 3.2 斜拉桥主要构件的模拟方法
• 3.2.1 桥面系的模拟
• 3.2.2 斜拉索的模拟
• 3.2.3 钢混结合段的处理
• 3.2.4 特殊连接单元处理
• 3.2.5 温度效应的模拟
• 3.2.6 有效宽度的处理
• 3.3 全桥空间有限元模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 合理成桥状态的确定
• 4.1 成桥合理状态确定原则及方法
• 4.1.1 确定合理成桥状态的原则
• 4.1.2 综合法确定合理成桥状态的步骤
• 4.2 成桥状态的调整方法
• 4.2.1 最小二乘法
• 4.2.2 控制目标的选取
• 4.3 计算结果
• 4.3.1 最小弯曲能量法初定成桥状态
• 4.3.2 计算影响矩阵及索力初调
• 4.3.3 计算车行桥活载应力包络图
• 4.3.4 计算合理预加力
• 4.3.5 计算主梁弯矩可行域
• 4.3.6 主梁弯矩调整
• 4.3.7 车桥成桥状态检验
• 4.4 本章小结
• 第5章 合理施工状态的确定及施工过程计算
• 5.1 斜拉桥施工工序及正装过程的模拟
• 5.2 合理施工初拉力确定
• 5.2.1 正装迭代法计算步骤
• 5.2.3 正装迭代法计算结果
• 5.3 施工过程验算
• 5.3.1 施工阶段位移计算分析
• 5.3.2 施工阶段应力计算分析
• 5.3.3 施工阶段索力变化分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 成桥运营阶段计算分析
• 6.1 计算作用及效应组合
• 6.2 分项荷载作用下位移计算分析
• 6.2.1 车行桥在各分项荷载作用下的位移
• 6.2.2 人行桥在各分项荷载作用下的位移
• 6.2.3 桥塔在各分项荷载作用下纵桥向位移
• 6.3 分项荷载作用应力计算分析
• 6.3.1 车行桥在各分项荷载作用下的应力
• 6.3.2 人行桥在各分项荷载作用下的应力
• 6.3.3 桥塔在各分项荷载作用下的应力
• 6.4 拉索在各分项荷载作用下的索力
• 6.5 荷载组合下计算分析
• 6.5.1 荷载组合下位移分析
• 6.5.2 荷载组合下应力分析
• 6.6 本章小结
• 第7章 双层斜拉桥变形协调性分析
• 7.1 变形协调性基本原理
• 7.2 结构主要构件的变形协调分析
• 7.2.1 车行桥主梁刚度的影响
• 7.2.2 人行桥主梁刚度的影响
• 7.2.3 桥塔顺桥向刚度的影响
• 7.2.4 结构体系变化的影响
• 7.2.5 变形协调性原理的验证解释
• 7.3 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 问题及展望
• 致谢
• 参考文献