独塔自锚式悬索桥结构参数影响分析

论文摘要

自锚式悬索桥是基于传统地锚式悬索桥结构发展而来的一种古老又年轻的桥式。地锚式悬索桥通常是将主缆锚固在巨大的锚锭上,向来是大跨径桥梁的优先选择。而自锚式悬索桥则改变主缆锚固位置,将主缆锚固在加劲梁上,这种锚固方式的改变扩大了悬索桥的使用领域,比如可用于一些因地质条件差而不适于修建大锚锭的地区,或者一些需要悬索桥景观效应的城市桥梁中,近年来尤其在一些中小跨径的城市桥梁方案选择中具有一定的竞争力。在新材料、新技术和新工艺的支持下,自锚式悬索桥桥式得到了创新性的发展。猎德大桥是一座典型的拱式桥塔空间索面自锚式悬索桥,其结构构造复杂且内部传力机理未知,在设计中可供参考的资料很少,因此,结构参数变化对内力的影响值得深入的研究。本文以该桥为工程背景,基于悬索桥基本计算理论和几何非线性理论及其分析方法,运用Midas-civil软件建立初始有限元模型。利用节线法对成桥初始平衡状态进行了精确分析,结合材料力学基础理论,通过不断修改索单元的初应变进行迭代求解,得到了满足设计线形的主缆节点坐标、初始几何刚度荷载和单元平衡节点内力,从而得到适于成桥状态结构分析的模型。在此基础上,论文针对全桥主要构件结构参数展开详细的分析,探讨了各参数对全桥结构静力性能的影响,得出了一些有益的结论,对拱式桥塔空间索面自锚式悬索桥的结构优化设计及工程实践具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 自锚式悬索桥的发展概况
• 1.2.1 自锚式悬索桥的历史回顾
• 1.2.2 国外典型自锚式悬索桥
• 1.2.3 我国现代自锚式悬索桥
• 1.3 自锚式悬索桥的特点
• 1.3.1 自锚式悬索桥结构构造
• 1.3.2 自锚式悬索桥受力特性
• 1.3.3 自锚式悬索桥的优缺点
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 成桥初始平衡状态的确定
• 2.1 概述
• 2.2 悬索桥有限元分析理论
• 2.2.1 弹性理论
• 2.2.2 挠度理论
• 2.2.3 有线位移理论
• 2.3 自锚式悬索桥几何非线性
• 2.3.1 几何非线性影响因素
• 2.3.2 几何非线性分析理论
• 2.3.3 几何非线性分析方法
• 2.4 成桥初始平衡状态分析
• 2.4.1 初始平衡状态分析理论
• 2.4.2 工程概况
• 2.4.3 成桥初始平衡状态分析结果
• 2.5 本章小结
• 第3章 加劲梁结构参数的影响分析
• 3.1 加劲梁轴向抗压刚度EA
• 3.1.1 对加劲梁的影响
• 3.1.2 对桥塔的影响
• 3.1.3 对缆索系统的影响
• 3.2 加劲梁抗弯刚度EIY
• 3.2.1 对加劲梁的影响
• 3.2.2 对桥塔的影响
• 3.2.3 对缆索系统的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 桥塔结构参数的影响分析
• 4.1 桥塔抗弯刚度EIY
• 4.1.1 对加劲梁的影响
• 4.1.2 对桥塔的影响
• 4.1.3 对缆索系统的影响
• 4.2 桥塔抗弯刚度EIZ
• 4.2.1 对加劲梁的影响
• 4.2.2 对桥塔的影响
• 4.2.3 对缆索系统的影响
• 4.3 桥塔抗扭刚度EIX
• 4.3.1 对加劲梁的影响
• 4.3.2 对桥塔的影响
• 4.3.3 对缆索系统的影响
• 4.4 桥塔抗压刚度EA
• 4.4.1 对加劲梁的影响
• 4.4.2 对桥塔的影响
• 4.4.3 对缆索系统的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 缆索结构参数的影响分析
• 5.1 主缆抗拉刚度EA
• 5.1.1 对加劲梁的影响
• 5.1.2 对桥塔的影响
• 5.1.3 对缆索系统的影响
• 5.2 吊索抗拉刚度EA
• 5.2.1 对加劲梁的影响
• 5.2.2 对桥塔的影响
• 5.2.3 对缆索系统的影响
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科硏项目