大跨度铁路板桁斜拉桥有限元建模及结构刚度研究

论文摘要

正交异性整体钢桥面板与桁架组合体系桥梁具有刚度大、整体性好、动力性能好、噪声小等优点,是高速铁路大跨度钢桥较为合适的结构形式之一。本文针对大跨度铁路板桁斜拉桥,对其实用建模方法及结构刚度展开研究。首先对板桁斜拉桥的发展历史做了系统的回顾,概括了板桁组合体系的结构形式及力学特点,总结了计算分析方法的研究现状。其次基于有限元分析方法,详细介绍了板桁斜拉桥的建模方法,建立了该桥的全桥空间有限元模型,并基于此模型对该桥受力行为展开分析。然后,对板壳单元模型进行了动力特性分析,提出了大跨度板桁斜拉桥的实用简化模型,并从整体受力、桥面系受力及结构动力特性等方面对其进行了评价。最后,针对桁宽、桁高、桥面系、斜拉索、辅助墩、道砟板等主要参数,分别从结构动力特性、车桥系统响应等方面来探讨各参数对桥梁的静动力影响,同时调研了国内外已有斜拉桥的刚度参数取值实例,并对部分刚度参数作了总结。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 板桁斜拉桥概述
• 1.1.1 板桁斜拉桥的优缺点
• 1.1.2 国内外发展概况
• 1.2 板桁组合结构计算方法的研究现状
• 1.2.1 基于平面的分析方法
• 1.2.2 基于空间的分析方法
• 1.2.3 存在的问题
• 1.3 本文研究的主要工作
• 1.3.1 本研究的必要性
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 第2章 大跨度铁路板桁斜拉桥有限元模型及受力分析
• 2.1 结构有限元分析方法
• 2.2 工程概况及建模方法
• 2.2.1 工程概况
• 2.2.2 建模基本思路
• 2.2.3 建模过程
• 2.2.3.1 单元介绍
• 2.2.3.2 结构模拟
• 2.2.3.3 荷载和边界条件模拟
• 2.2.3.4 全桥结构有限元模型
• 2.3 板桁受力行为研究
• 2.3.1 主桁受力状态
• 2.3.2 纵梁受力状态
• 2.3.3 横梁受力状态
• 2.3.4 桥面板受力状态
• 2.4 本章小结
• 第3章 大跨度铁路板桁斜拉桥实用简化模型
• 3.1 动力特性分析
• 3.2 实用简化模型
• 3.2.1 主梁简化方法
• 3.2.2 空间杆系模型
• 3.2.3 单主梁模型
• 3.2.4 三种模型对比
• 3.3 本章小结
• 第4章 大跨度铁路板桁斜拉桥参数敏感性分析
• 4.1 分析方法
• 4.1.1 结构动力特性分析
• 4.1.2 车桥系统响应分析
• 4.2 桁宽敏感性分析
• 4.2.1 桁宽对动力特性的影响
• 4.2.2 桁宽对车桥系统响应的影响
• 4.3 桁高敏感性分析
• 4.3.1 桁高对动力特性的影响
• 4.3.2 桁高对车桥系统响应的影响
• 4.4 桥面系敏感性分析
• 4.4.1 桥面系对动力特性的影响
• 4.4.2 桥面系对车桥系统响应的影响
• 4.5 斜拉索敏感性分析
• 4.5.1 斜拉索对动力特性的影响
• 4.5.2 斜拉索对车桥系统响应的影响
• 4.6 辅助墩敏感性分析
• 4.6.1 辅助墩对动力特性的影响
• 4.6.2 辅助墩对车桥系统响应的影响
• 4.7 道砟板敏感性分析
• 4.7.1 道砟板对动力特性的影响
• 4.7.2 道砟板对车桥系统响应的影响
• 4.8 斜拉桥刚度工程实例
• 4.9 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目