独塔叠合梁斜拉桥整体稳定性分析

论文摘要

斜拉桥是由塔、梁、索三种基本构件组成的高次超静定柔性结构体系。塔梁受力呈压弯状态,因此其整体稳定安全问题必须予以考虑。且由于其成桥内力状态具有多样性、结构受力呈非线性、施工过程与成桥状态高度耦合的受力特点,故对斜拉桥考虑非线性的施工过程、及各种荷载作用下整体稳定性分析变得尤为重要。本文以松浦大桥为工程背景,利用通用有限元软件对松浦大桥独塔双索面叠合梁斜拉桥进行了稳定性研究,完成了以下工作：(1)详细阐述了斜拉桥稳定分析理论,探讨了斜拉桥的稳定性评价指标及失稳判断准则。对斜拉桥稳定中的各种非线性的求解方法进行了讨论,同时介绍了线弹性屈曲和非线性屈曲分析在ABAQUS中的实现方法。(2)利用通用有限元软件ABAQUS建立松浦大桥空间模型,对悬臂施工过程进行了线性稳定和非线性稳定分析。非线性稳定分析包括考虑几何非线性的计算情形以及考虑几何和材料双重非线性的计算情形。(3)根据计算结果评价了松浦大桥在最大双悬臂阶段、最大单悬臂阶段和成桥运营阶段结构的整体稳定性,并指出了各阶段的失稳类型和考虑各种非线性影响后的最可能破坏形式。(4)讨论和分析了结构参数、施工因素、辅助墩个数及设置位置等对大跨度独塔斜拉桥稳定性的影响,可供设计和施工参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 斜拉桥概述
• 1.2 独塔叠合梁斜拉桥的发展
• 1.2.1 独塔斜拉桥的发展
• 1.2.2 叠合梁斜拉桥的发展
• 1.3 整体稳定性分析的研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 斜拉桥稳定性分析理论
• 2.1 概述
• 2.2 两类稳定问题的有限元方法
• 2.2.1 第一类稳定问题
• 2.2.2 第二类稳定问题
• 2.3 结构稳定性的判断标准及评价指标
• 2.3.1 结构稳定性的判断标准
• 2.3.2 结构稳定性的评价指标
• 2.4 斜拉桥稳定问题中的非线性处理
• 2.4.1 斜拉桥几何非线性的处理方法
• 2.4.2 斜拉桥材料非线性分析
• 2.5 非线性问题的求解方法
• 2.5.1 增量法
• 2.5.2 迭代法
• 2.5.3 混合法
• 2.5.4 Newton—Raphson法
• 2.6 ABAQUS进行稳定分析的理论与方法
• 2.6.1 ABAQUS屈曲分析类型
• 2.6.2 ABAQUS屈曲分析一般步骤
• 2.7 本章小结
• 3 斜拉桥有限元模型的建立
• 3.1 引言
• 3.2 哈尔滨松浦大桥工程概况
• 3.2.1 工程简介
• 3.2.2 施工方法
• 3.3 松浦大桥空间稳定有限元模型
• 3.3.1 斜拉桥主梁模型
• 3.3.2 斜拉索的模拟
• 3.3.3 索塔的模拟
• 3.3.4 ABAQUS相关单元
• 3.3.5 斜拉桥模型建立
• 3.4 ABAQUS计算分析模型的处理
• 3.4.1 拉索张拉
• 3.4.2 非线性
• 3.4.3 施工状态
• 3.5 本章小结
• 4 独塔叠合梁斜拉桥的整体稳定性研究
• 4.1 斜拉桥整体稳定性分析模型
• 4.1.1 阶段计算模型
• 4.1.2 荷载
• 4.2 施工过程稳定性
• 4.2.1 施工过程第一类稳定
• 4.2.2 施工过程第二类稳定
• 4.2.3 典型阶段稳定性影响分析
• 4.3 典型工况下的稳定安全系数
• 4.4 本章小结
• 5 独塔叠合梁斜拉桥的整体稳定性参数研究
• 5.1 概述
• 5.2 材料弹性模量对整体稳定性的影响
• 5.2.1 混凝土弹性模量模对斜拉桥整体稳定的影响
• 5.2.2 钢主梁弹性模量对斜拉桥整体稳定的影响
• 5.3 斜拉索刚度的影响
• 5.4 横梁刚度对斜拉桥稳定性的影响
• 5.5 施工过程对斜拉桥稳定性的影响分析
• 5.5.1 不对称施工对稳定性的影响
• 5.5.2 梁段施工过程对稳定性的影响
• 5.6 边跨辅助墩对整体稳定性的影响
• 5.6.1 辅助墩个数对整体稳定性的影响
• 5.6.2 辅助墩设置的位置对整体稳定性的影响
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢