无背索曲塔曲梁斜拉桥受力性能研究

论文摘要

与常规无背索斜塔斜拉桥相比，无背索曲塔曲梁斜拉桥的主梁和主塔均为曲线，结构体系新颖复杂，塔梁构造细部处理、力学性能及长期效应行为特征独特。本文以东莞梨川大桥为研究背景，根据结构特点，对依托工程施工及使用阶段的力学性能进行了系统分析。主要研究内容如下：（1）基于有限元分析理论，针对无背索曲塔曲梁斜拉桥的结构特点，提出在结构整体静力有限元分析时对主梁、索塔、斜拉索、预应力束的建模方法，明确了在进行局部分析时对隔离体选择、隔离体块体单元及预应力束模拟的处理方法。（2）基于无背索曲塔曲梁斜拉桥受力特点，采用Midas分析软件建立全桥空间分析模型，分析了大桥主梁、斜拉索、预应力钢壳混凝土索塔在各工况下的力学性能及变化规律，提出优化钢壳中混凝土的应力分布状态方法。（3）针对塔梁墩采用固结方案特点，采用ANSYS实体模型建立了塔梁墩固结区3维有限元精细分析模型，揭示固结区结构最不利受力区域下应力水平，验证了采用温降法模拟预应力筋实际应力值的正确性。（4）针对索塔采用空心预应力钢壳混凝土结构特点，采用ANSYS建立了索塔典型施工节段局部精细分析模型，分析了钢壳混凝土在拉索作用下的平面内受力情况，明确了空心预应力钢壳混凝土索塔平面内顺桥向应力水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本文主要研究内容和研究方法
• 第二章 无背索曲塔曲梁斜拉桥有限元分析理论与方法
• 2.1 有限元分析理论
• 2.2 无背索曲塔曲梁斜拉桥结构计算方法
• 2.2.1 整体计算
• 2.2.2 局部分析
• 2.2.3 稳定分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 无背索曲塔曲梁斜拉桥静力分析
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 主要技术指标
• 3.1.2 总体布置
• 3.1.3 主梁
• 3.1.4 斜拉索
• 3.1.5 索塔
• 3.1.6 塔梁结合段
• 3.1.7 主塔墩基础
• 3.2 有限元计算模型建立
• 3.2.1 计算模型
• 3.2.2 计算模型参数
• 3.2.3 施工阶段划分
• 3.3 施工阶段结构计算
• 3.4 成桥后结构计算
• 3.5 承载能力极限状态计算
• 3.6 正常使用极限状态计算
• 3.6.1 桥塔应力分析
• 3.6.2 拉索安全系数及应力幅计算
• 3.6.3 桥梁刚度计算
• 3.7 空间稳定性计算
• 3.8 基于整体分析结果的调整措施
• 3.9 本章小结
• 第四章 关键区域空间有限元分析
• 4.1 塔梁墩固结处空间有限元模型
• 4.1.1 局部计算模型位置的选取
• 4.1.2 有限元模型的建立
• 4.1.3 索塔有限元模型边界条件的模拟
• 4.1.4 主要材料及计算参数
• 4.1.5 计算荷载及组合
• 4.1.6 工况一：成桥状态局部静力分析
• 4.1.7 工况二：外索塔顺桥向静力分析
• 4.2 索塔锚固区节段分析
• 4.2.1 索塔钢壳混凝土节段实体模型
• 4.2.2 预应力钢壳混凝土索塔节段平面内受力分析
• 4.2.3 预应力钢壳混凝土索塔节段两侧温差分析
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间参与的项目
• 致谢