悬索桥轨索运梁系统设计参数与误差影响研究

论文摘要

轨索运梁是一种崭新的悬索桥加劲梁施工方法,采用预应力双层索系工作原理的轨索运梁系统首次运用在中国湖南省矮寨特大悬索桥的钢桁加劲梁架设中。经过现场足尺模型实验采集到的数据以及发现的问题,对实桥的轨索运梁系统进行参数影响与误差分析是本论文所要研究的重点。所获结论以期能给现场施工控制提供参考,同时为轨索运梁系统的进一步推广运用作出贡献。1)介绍了轨索运梁系统架设加劲梁这一特殊的施工方法,阐述了轨索运梁系统的组成以及工作原理,对现场足尺模型实验及其结论做了简要的介绍。回顾了与轨索运梁系统有着紧密联系的空中客车悬挂系统和预应力双层索系建筑结构,对国内外与之相关的研究发展进行了简要的分析整理。2)采用解析的方法针对轨索运梁系统的空载平衡状态进行了分析研究,给出了其必须满足的约束方程,并介绍了一种实用的数值解法。利用该方法分析了吊索长度误差、吊鞍支撑间距、轨索力变化的影响。针对轨索的选材和几何尺寸拟订,论文从工程索道的运用方面展开了初步的分析和研究。3)采用BNLAS非线性软件建立了运梁小车与轨索运梁系统的有限元仿真模型,对运梁小车移动过程中轨索力不均匀的影响进行了分析。得出了荷载的分配与轨索线形的变化规律,并给出了其误差控制标准：单根轨索力控制在±80kN的误差范围内,多根误差控制在±40kN以内。4)针对吊索长度误差与吊鞍支撑间距的变化情况,建立了不同间距下的轨索运梁系统施工模型。对吊索长度误差的影响以及支撑间距加大后的力学行为进行了分析,同时分析了轨索力变化的影响。对轨索运梁系统的应用范围进行了扩展研究：在2×14.5m吊鞍支撑间距下,所需要的轨索设计张力为460t；3×14.5m吊鞍支撑间距下,所需要的轨索设计张力为540t。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 现代大跨度悬索桥的发展状况
• 1.2 大跨度悬索桥的构造与力学特性
• 1.3 大跨度悬索桥加劲梁的架设与计算方法
• 1.3.1 大跨度悬索桥加劲梁架设的传统方法
• 1.3.2 轨索运梁系统架设加劲梁的方法
• 1.3.3 加劲梁吊装过程的计算方法
• 1.4 轨索运梁系统的研究应用现状与未来
• 1.5 论文的工程背景与研究内容
• 1.5.1 论文工程背景
• 1.5.2 轨索运梁模型实验与论文的研究内容
• 第2章 轨索运梁系统设计参数与力学模型建立
• 2.1 轨索运梁系统的解析分析与数值计算方法
• 2.2 吊索长度误差的解析分析与数值计算方法
• 2.2.1 单根吊索长度误差的影响
• 2.2.2 多根吊索长度误差的影响
• 2.3 吊鞍支撑间距变化的解析分析与数值计算方法
• 2.4 轨索力变化的解析分析与数值计算方法
• 2.5 轨索材料选择
• 2.6 轨索几何尺寸选择
• 2.7 轨索运梁系统有限元计算模型
• 2.8 运梁小车的有限元仿真计算模型
• 2.9 本章小结
• 第3章 轨索设计参数与误差的影响及控制标准
• 3.1 轨索力不均匀对运梁小车荷载分配的影响
• 3.1.1 运梁小车移动到节间支点
• 3.1.2 运梁小车移动到节间1/4
• 3.1.3 运梁小车移动到节间跨中
• 3.1.4 运梁小车移动到节间3/4
• 3.1.5 本节小结
• 3.2 轨索力不均匀对轨索线形的影响
• 3.2.1 运梁小车移动到节间支点
• 3.2.2 运梁小车移动到节间1/4
• 3.2.3 运梁小车移动到节间跨中
• 3.2.4 运梁小车移动到节间3/4
• 3.2.5 本节小结
• 3.3 轨索力不均匀对吊鞍座的影响
• 3.4 轨索力不均匀对轨索索力的影响
• 3.5 轨索力不均匀对吊索索力的影响
• 3.6 轨索力不均匀的控制标准
• 3.7 本章小结
• 第4章 吊索误差与吊鞍设计参数的影响及控制标准
• 4.1 单根吊索长度误差的影响
• 4.1.1 单根吊索长度误差对主缆线形的影响
• 4.1.2 单根吊索长度误差对吊索力的影响
• 4.1.3 单根吊索长度误差对轨索力的影响
• 4.1.4 单根吊索长度误差对轨索线形的影响
• 4.2 多根吊索长度误差的影响
• 4.2.1 多根吊索长度误差对主缆线形的影响
• 4.2.2 多根吊索长度误差对吊索力的影响
• 4.2.3 多根吊索长度误差对轨索力的影响
• 4.2.4 多根吊索长度误差对轨索线形的影响
• 4.3 本节小结
• 4.4 吊鞍支撑间距变化的影响
• 4.4.1 吊鞍支撑间距变化对空载轨索线形和吊索力的影响
• 4.4.2 吊鞍支撑间距变化对轨索力的影响
• 4.4.3 吊鞍支撑间距变化对轨索节间线形的影响
• 4.4.4 吊鞍支撑间距变化对运梁小车走行性的影响
• 4.5 轨索设计张力的影响
• 4.5.1 轨索张力变化对空载轨索线形和吊索力的影响
• 4.5.2 轨索张力变化对轨索力的影响
• 4.5.3 轨索张力变化对轨索节间线形的影响
• 4.5.4 轨索张力变化对运梁小车走行性的影响
• 4.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• 攻读硕士学位期间发表的论文