斜拉桥有限元分析

论文摘要

多塔斜拉桥是一种非常规的桥梁结构形式,其在施工过程中发生多次体系转换。多塔斜拉桥的中塔斜拉索均布设于主跨,缺少“边跨锚索”,故中间桥塔在活载作用下受力和变形均较大,桥跨结构刚度较两塔斜拉桥差。多塔斜拉桥既能满足通航要求,又具有经济优势。所以,修建多塔斜拉桥是桥梁建设的发展趋势。本文以多塔斜拉桥为例,对斜拉桥从施工阶段到运营阶段进行了比较全面的综合有限元分析。本论文以菏泽市长城路赵王河人行道桥为工程背景,借助有限元分析软件MIDAS/CIVIL对该桥建立有限元模型。首先,采用综合法求解并且优化该斜拉桥的合理成桥索力,并对所得结果进行相关分析,验证了该斜拉桥在最不利荷载组合作用下优化索力的合理性。接着,将所求得的合理成桥最优索力代入该桥的有限元模型中,采用倒拆—正装分析法确定长城路赵王河人行道桥的初始索力以及合理施工状态,得出该斜拉桥各个施工阶段的主梁弯矩图,分析最终成桥时索塔和主梁的弯矩图以及位移等值线图,并将最终成桥状态时索力的理论值与综合法求出的合理成桥状态索力值进行比较分析。最后,对该桥的运营阶段,进行了在人群荷载作用下的MIDAS/CIVIL软件有限元分析,得到其主梁、索塔受力分析图及位移图,从而获得该斜拉桥运营阶段的监测控制数据,对该斜拉桥工程进行评估的同时,也对该斜拉桥运营阶段的监测监控具有重要意义。通过上述的阐述和计算,比较全面的认识和了解了斜拉桥的有限元分析的相关原理、方法等知识；并且对赵王河人行道桥进行了较全面的有限元分析,通过对结果进行比较分析得出了一些有价值的规律,这为斜拉桥的有限元研究提供了一个工程实例的分析,具有一定的参考价值,同时为长城路人行道桥的施工提供了施工控制参数的理论计算值,也为今后类似斜拉桥的设计提供了借鉴经验,存在一定的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 斜拉桥概述
• 1.2 多塔斜拉桥发展概况
• 1.3 本文工程背景
• 1.3.1 车行道桥梁
• 1.3.2 人行道桥梁
• 1.4 本文主要研究内容及意义
• 第二章 斜拉桥有限元分析理论
• 2.1 斜拉桥有限元法的发展概况
• 2.2 合理成桥状态时斜拉桥索力优化的研究现状
• 2.3 斜拉桥索力的优化方法概述
• 2.3.1 刚性支承连续梁法
• 2.3.2 零位移法
• 2.3.3 影响矩阵法
• 2.3.4 弯曲能量最小法
• 2.3.5 假载法
• 2.3.6 用索量最小法
• 2.3.7 零初索力法
• 2.4 斜拉桥合理施工状态的研究现状
• 2.5 确定斜拉桥合理施工初始索力的方法
• 2.5.1 倒拆法
• 2.5.2 正装法
• 2.5.3 倒拆—正装分析法
• 2.5.4 无应力状态施工法
• 2.6 本章小结
• 第三章 合理成桥状态时斜拉桥索力优化
• 3.1 合理成桥状态与合理成桥状态时索力
• 3.2 合理成桥状态时斜拉桥索力优化的影响因素
• 3.3 斜拉桥有限元计算中的非线性问题
• 3.3.1 斜拉桥几何非线性理论发展概况
• 3.3.2 斜拉桥三大几何非线性效应
• 3.4 有限元分析软件简介
• 3.5 几何有限元模型的建立
• 3.5.1 几何有限元模型的建立方法
• 3.5.2 菏泽长城路赵王河人行道桥几何有限元模型的建立
• 3.6 菏泽市长城路赵王河人行道桥合理成桥状态索力优化
• 3.6.1 综合法概述
• 3.6.2 用综合法进行菏泽市长城路赵王河人行道桥的合理城桥状态索力优化
• 3.7 本章小结
• 第四章 斜拉桥合理施工状态
• 4.1 概述
• 4.2 斜拉桥常用的施工方法
• 4.2.1 斜拉桥常用施工方法简介
• 4.2.2 满堂支架法简介
• 4.3 用MIDAS/CIVIL进行施工模拟需要注意的问题
• 4.4 菏泽市长城路赵王河人行道桥首轮倒拆计算
• 4.4.1 菏泽市长城路赵王河人行道桥数值模拟施工阶段的划分
• 4.4.2 斜拉桥首轮倒拆法
• 4.5 斜拉桥正装施工模拟
• 4.6 模拟结果分析
• 4.6.1 各施工阶段主梁弯矩模拟结果分析
• 4.6.2 倒拆-正装法主梁和索塔模拟结果分析
• 4.6.3 倒拆—正装法成桥索力分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 斜拉桥运营阶段有限元分析
• 5.1 斜拉桥运营阶段有限元概述
• 5.2 斜拉桥运营阶段有限元分析验算内容
• 5.2.1 斜拉桥运营阶段静力分析
• 5.2.2 斜拉桥运营阶段动力分析
• 5.3 赵王河人行道桥运营阶段有限元分析
• 5.3.1 运营阶段人群均布荷载作用下的主梁弯矩分析
• 5.3.2 运营阶段人群均布荷载作用下的索塔弯矩分析
• 5.3.3 运营阶段人群均布荷载作用下的主梁和索塔位移分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 问题
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表