预应力混凝土单索面宽箱梁斜拉桥非线性及稳定研究

论文摘要

单索面宽箱梁斜拉桥由于斜拉索对主梁抗扭不起作用，导致其结构扭转刚度小，特别是处于施工状态的单索面宽箱梁斜拉桥，由于此时结构尚未形成最终的体系，结构刚度尤其是扭转刚度更低，结构的非线性和稳定问题将更加突出。本文以富阳鹿山大桥为工程背景，对单索面宽箱梁斜拉桥从施工至成桥全过程结构的受力及稳定性进行了分析研究，主要内容如下：首先，基于结构分析软件MIDAS/CIVIL建立结构平面杆系单元模型，利用未知荷载系数法确定结构的合理成桥状态，在此基础上利用倒拆-正装法确定桥梁的合理施工状态。其次，介绍了斜拉桥的非线性及稳定性分析理论。最后，采用MIDAS/CIVIL和ANSYS软件，针对最大双悬臂、最大单悬臂、合拢及成桥状态等几个关键施工阶段进行了结构受力和稳定性分析，并探讨了非线性因素对结构受力和稳定性的影响。研究结果表明：（1）斜拉索的垂度效应是影响斜拉桥几何非线性的主要因素，大变形效应次之，梁一柱效应最小，在分析时应全面考虑这三项非线性因素。（2）线性稳定系数要远大于非线性稳定系数，非线性稳定分析比线性分析更接近结构实际受力特征而更具有参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 单索面宽箱梁斜拉桥发展现状
• 1.3 斜拉桥的非线性理论
• 1.4 斜拉桥稳定理论研究进展
• 1.4.1 国内外桥梁承载极限研究历史
• 1.4.2 斜拉桥极限承载力常用分析方法
• 1.5 本文研究的意义及内容
• 1.5.1 论文研究的意义
• 1.5.2 论文研究的内容
• 第二章 斜拉桥合理成桥及施工状态的确定
• 2.1 引言
• 2.2 斜拉桥合理成桥状态确定方法
• 2.2.1 斜拉桥的合理成桥状态评定原则
• 2.2.2 斜拉桥的成桥索力优化方法及其评述
• 2.2.3 基于 MIDAS/Civil 软件的未知荷载系数法
• 2.3 斜拉桥合理施工状态确定方法
• 2.4 鹿山大桥工程实例
• 2.4.1 结构布置
• 2.4.3 斜拉桥施工方案
• 2.5 鹿山大桥有限元模型建立
• 2.6 鹿山大桥合理成桥状态分析
• 2.7 鹿山大桥合理施工状态分析
• 2.8 本章小结
• 第三章 斜拉桥的非线性及稳定性分析理论
• 3.1 引言
• 3.2 斜拉桥几何非线性分析理论
• 3.2.1 斜拉索的垂度效应
• 3.2.2 斜拉桥的梁—柱效应
• 3.2.3 大变形效应
• 3.2.4 几何非线性的数值解法和应用
• 3.2.5 收敛准则
• 3.3 斜拉桥稳定性分析理论
• 3.3.1 第一类稳定问题
• 3.3.2 第二类稳定问题
• 3.3.3 斜拉桥稳定性评价指标
• 3.4 本章小结
• 第四章 单索面宽箱梁斜拉桥非线性分析
• 4.1 引言
• 4.2 荷载分析
• 4.2.1 静风荷载
• 4.2.2 施工荷载
• 4.3 单索面宽箱梁斜拉桥施工阶段非线性分析
• 4.3.1 最大双悬臂阶段
• 4.3.2 边跨合拢阶段
• 4.3.3 最大单悬臂阶段
• 4.3.4 中跨合拢阶段
• 4.4 成桥运营阶段阶段非线性分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 单索面宽箱梁斜拉桥稳定性分析
• 5.1 引言
• 5.2 单索面宽箱梁斜拉桥施工阶段稳定性分析
• 5.2.1 最大双悬臂阶段
• 5.2.2 边跨合拢阶段
• 5.2.3 最大单悬臂阶段
• 5.2.4 中跨合拢阶段
• 5.3 单索面宽箱梁斜拉桥运营阶段稳定性分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要工作及结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文