钢桁加劲梁悬索桥施工与成桥阶段仿真计算分析

论文摘要

近年来,我国大跨径悬索桥飞速发展。悬索桥作为跨越能力最强的一种桥型,它不仅能跨越江河,还能在山区、峡谷中发挥其跨越优势。钢桁加劲梁悬索桥与钢箱梁悬索桥相比,在山区和峡谷中施工更方便。本文以贵州北盘江钢桁加劲梁悬索桥为背景,对钢桁加劲梁悬索桥在施工过程中施工监控主要控制参数进行计算,通过施工控制参数来指导施工,使钢桁加劲梁悬索桥成桥状态下各项参数满足设计要求。本文以解析法为基础,根据悬索桥成桥状态主缆的两种线形:二次抛物线和分段悬链线编制了主缆系统程序,计算主缆无应力长度、有应力长度、主索鞍预偏量和散索鞍预转量、吊点安装坐标等参数。本文主缆系统程序在非线性方程组求解方法上采用了同伦算法和Aitken迭代法,使得方程求解速度更快,精度更高。本文建立北盘江钢桁加劲梁悬索桥有限元模型,在成桥阶段分别进行恒载、活载、温度荷载以及风荷载作用下进行主要构件的受力、变形分析。在施工过程中根据不同的施工阶段进行施工控制参数计算。其中主塔施工阶段计算主塔的预抛高和主塔最大塔偏控制量;主缆架设阶段计算索鞍偏转量、偏移量、主缆空缆几何线形和索力情况,提供基准索股的架设线形、跨中控制标高以及锚跨张拉力;加劲梁架设阶段讨论了采用不同梁段间连接方式,杆件的应力情况。本文结合工程实例,对钢桁加劲梁悬索桥施工监控过程中所需要的一些主要参数进行了计算和分析,并针对实际情况给出修正参数进行调整。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 悬索桥发展概述
• 1.2 悬索桥的结构形式、受力及施工特点
• 1.2.1 悬索桥结构形式
• 1.2.2 悬索桥的受力特点
• 1.2.3 悬索桥的施工特点
• 1.3 本课题研究背景、现状及研究方法
• 1.3.1 课题来源、选题依据和背景情况
• 1.3.2 主要研究内容及拟解决的关键技术
• 第二章 悬索桥几何非线性及结构静力计算分析理论
• 2.1 悬索桥的静力分析方法
• 2.1.1 竖向荷载下分析方法
• 2.1.2 水平荷载下分析方法
• 2.1.3 偏心荷载下分析方法
• 2.2 悬索桥结构计算理论
• 2.2.1 弹性理论
• 2.2.2 挠度理论
• 2.2.3 有限位移理论及空间分析
• 2.3 几何非线性的基本原理
• 2.3.1 TL列式法
• 2.3.2 UL列式法
• 2.3.3 CR列式法
• 第三章 悬索桥主缆系统的程序设计及计算
• 3.1 主缆线形计算的基本理论
• 3.1.1 基本假定
• 3.1.2 二次抛物线理论
• 3.1.3 分段悬链线理论
• 3.2 解析法编写程序思路
• 3.2.1 主索鞍预偏量计算
• 3.2.2 散索鞍预转量计算
• 3.2.3 空缆状态下各吊点处索夹安装位置坐标计算
• 3.3 非线性方程及非线性方程组数值求解方法
• 3.3.1 Aitken加速迭代技术计算竖向力
• 3.3.2 同伦算法求解非线性方程组
• 3.4 算例分析
• 3.5 结语
• 第四章 北盘江特大桥成桥阶段仿真计算分析
• 4.1 北盘江钢桁加劲梁悬索桥概况
• 4.2 北盘江钢桁加劲梁悬索桥有限元模型的建立
• 4.2.1 主索鞍的模拟
• 4.2.2 散索鞍的模拟
• 4.3 恒载作用分析
• 4.3.1 成桥状态主缆、吊索单元长度计算
• 4.3.2 主缆、吊杆受力情况计算
• 4.4 活载作用分析
• 4.5 温度作用分析
• 4.6 风荷载计算分析
• 4.7 小结
• 第五章 施工阶段仿真计算与施工控制分析
• 5.1 主塔施工阶段参数计算
• 5.1.1 主塔预抛高计算及分析
• 5.1.2 主塔最大塔偏计算及分析
• 5.2 主缆架设阶段参数计算
• 5.2.1 散索鞍预转量计算
• 5.2.2 主索鞍预偏量计算
• 5.2.3 空缆状态主缆几何线形计算
• 5.2.4 空缆状态主缆索力计算
• 5.2.5 基准索股调整
• 5.3 加劲梁吊装阶段分析计算
• 5.3.1 上弦、下弦均刚接
• 5.3.2 上弦铰接、下弦自由
• 5.3.3 上、下弦均自由
• 5.3.4 分析
• 5.4 小结
• 总结与展望
• 本文总结
• 展望与设想
• 参考文献
• 致谢
• 附录