沈阳蒲河大桥受力分析研究

论文摘要

沈阳蒲河大桥是一座空间索面自锚式悬索桥。本文为沈阳蒲河大桥为工程背景，对结构的成桥状态及正常运营阶段进行了计算，并在静力计算的基础上分析了结构的动力特性和在地震反应谱作用下的反应。本文的主要内容如下：（1）建立空间有限元模型，对结构在成桥状态下的力学性能进行了计算分析。并对恒载及活载共同作用下主梁、主缆、吊索的受力进行了计算。分析了温度作用对主梁、主缆、吊杆受力的影响。同时对各种工况下主梁控制截面的应力，主缆轴力进行了计算。（2）建立了结构的动力分析有限元模型。考虑缆索初始内力对整体刚度的贡献，并考虑桩-土作用的影响，计算得到了结构的自振频率及振型。分析结果表明，该桥的自振频率较高，频率分布密集，并且背索的振型较多。因此在对该桥进行地震反应分析时应采取完全二次组合法（CQC法），而不能采取平方和开平方组合法（SRSS法），否则会导致结果不够精确。分析比较了结构在主梁刚度、桥塔刚度、恒载等结构参数变化时对结构动力特性的影响。（3）在概率水准P1、P2的地震作用下，利用反应谱方法对沈阳蒲河大桥进行了地震反应分析。分别计算了在纵向输入、横向输入、竖向输入以及三向正交分量输入下主梁内力、桥塔内力的响应。结果表明三向正交分量组合作用中竖向地震分量占有很大的比例，因此不能忽略，在某些情况下甚至起控制作用。通过对三向正交分量组合作用与静力荷载工况下结构内力的比较，得到在7度设防烈度下，该桥的抗震计算不控制设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 自锚式悬索桥的发展
• 1.2 国内外的自锚式悬索桥
• 1.2.1 国外的自锚式悬索桥
• 1.2.2 国内的自锚式悬索桥
• 1.3 自锚式悬索桥结构形式及特点
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 自锚式悬索桥的计算理论
• 2.1 自锚式悬索桥静力分析理论
• 2.1.1 弹性理论
• 2.1.2 挠度理论
• 2.1.3 有限位移理论
• 2.2 自锚式悬索桥动力分析理论
• 2.3 自锚式悬索桥几何非线性影响因素
• 2.4 本章小结
• 3 沈阳蒲河大桥成桥运营阶段静力计算分析
• 3.1 工程概况及总体设计
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 总体设计及结构形式
• 3.2 有限元模型的建立
• 3.3 成桥线型的确定
• 3.4 成桥阶段的结构受力分析
• 3.5 活载作用对结构的影响
• 3.6 恒载及活载共同作用下对结构的影响
• 3.7 温度作用对结构的影响
• 3.7.1 温度作用对主梁的影响
• 3.7.2 温度作用对主缆的影响
• 3.7.3 温度作用对吊杆索力的影响
• 3.8 荷载组合工况作用下计算分析
• 3.9 本章小结
• 4 沈阳蒲河大桥的动力特性计算分析
• 4.1 概述
• 4.2 有限元模型的建立
• 4.3 自锚式悬索桥自振特性分析
• 4.4 结构参数改变对自振特性的影响分析
• 4.4.1 主梁刚度变化对结构动力特性的影响
• 4.4.2 桥塔刚度变化对结构动力特性的影响
• 4.4.3 恒载变化对结构动力特性的影响
• 4.5 本章小结
• 5 沈阳蒲河大桥地震反应分析
• 5.1 概述
• 5.2 反应谱方法的基本理论
• 5.2.1 反应谱的定义
• 5.2.2 规范反应谱
• 5.2.3 单振型反应谱法的地震力计算
• 5.2.4 多振型反应谱法的地震力计算
• 5.2.5 多维地震动下的振型组合方法
• 5.3 沈阳蒲河大桥的地震反应谱分析
• 5.3.1 地震反应谱的输入
• 5.3.2 纵向地震作用下结构的反应
• 5.3.3 横向地震作用下结构的反应
• 5.3.4 竖向地震作用下结构的反应
• 5.3.5 三向正交分量组合作用下结构的反应
• 5.3.4 地震作用与静力荷载作用下结构内力比较
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢