异形斜塔混合梁斜拉桥极限承载力研究

论文摘要

混合梁斜拉桥为混凝土主梁和钢主梁相结合共同作用的组合结构体系。随着社会对桥梁景观要求的提高,异型斜拉桥已逐渐受到政府部门和设计工作者的青睐,因此,在大型工程中得以应用。然而,目前对于此种异形塔大跨径组合体系桥梁的结构分析,可供参考的文献较少,急需全面了解其受力特性和组合效果。本文基于组合复杂体系桥梁的稳定问题,对异型混合梁斜拉桥极限承载力进行了较全面的研究,给出了不同工况下极限承载力发生规律和破坏方式。本文在查阅大量文献的基础上,从国内外斜拉桥极限承载力的研究现状入手,基于几何非线性、材料非线性和双重非线性理论,结合大型结构通用分析程序ANSYS,采用大跨径组合体系桥梁极限承载力的非线性分析方法,对数值模型的建立、各类材料本构模型的等效模拟、结构非线性的有限元模拟方面进行了研究。以容许应力法和极限状态法作为结构极限承载力状态的判定准则,建立了数值分析模型,分别采用横向对称及偏心均布荷载以及结构各控制截面的最不利加载工况,对依托工程进行第一类稳定以及极限承载力计算。并对多个工况的分析计算结果进行分析比较,得到该桥型结构失稳以及材料屈曲发生区域以及依托工程的极限承载能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 斜拉桥发展概况
• 1.2 混合梁型式斜拉桥发展概况和结构特点
• 1.2.1 发展概况
• 1.2.2 结构特点
• 1.3 斜拉桥极限承载力研究现状
• 1.3.1 国外斜拉桥极限承载力的研究
• 1.3.2 国内斜拉桥极限承载力的研究
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 极限承载力分析方法
• 2.1 概述
• 2.2 稳定问题的类型
• 2.2.1 第一类稳定问题——分支点失稳
• 2.2.2 第二类稳定问题——极值点失稳
• 2.2.3 第一类失稳问题与第二类失稳问题的关系
• 2.3 结构非线性分析理论
• 2.3.1 几何非线性分析方法
• 2.3.2 材料非线性分析方法
• 2.4 非线性有限元分析方法
• 2.4.1 几何非线性分析的有限元方法
• 2.4.2 材料非线性分析的有限元方法
• 2.4.3 材料非线性分析的有限元方法
• 2.5 ANSYS 软件中的非线性处理技术
• 2.5.1 常用单元特点
• 2.5.2 方程求解
• 2.5.3 子步设置
• 2.5.4 关于收敛容限和收敛准则
• 2.5.5 ANSYS 软件非线性分析步骤
• 第三章 斜拉桥极限承载力分析建模
• 3.1 工程背景
• 3.2 模型建立
• 3.3 本构模型的简化
• 3.3.1 钢板本构模型
• 3.3.2 钢筋的处理技术
• 3.3.3 混凝土本构模型
• 3.3.4 含筋率模化
• 3.4 小结
• 第四章 斜拉桥极限承载力数值分析
• 4.1 引言
• 4.2 结构极限承载能力状态的判定
• 4.3 斜拉桥静力荷载作用布置
• 4.4 斜拉桥稳定分析结果
• 4.4.1 全桥均布力对称作用
• 4.4.2 全桥均布力不对称作用下
• 4.4.3 主跨均布力对称作用
• 4.4.4 主跨均布力不对称作用
• 4.4.5 主跨跨中最不利加载作用
• 4.4.6 主跨四分之一最不利加载作用
• 4.4.7 塔根处主梁最不利加载作用
• 4.4.8 塔顶截面最不利加载作用
• 4.5 结果对比
• 4.6 小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 致谢