高墩多塔斜拉桥稳定性研究

论文摘要

国内交通事业正在蓬勃的发展。由于跨越能力强、经济、美观等因素,斜拉桥得到了广泛的应用。在某些特殊地形处,高墩多塔斜拉桥也得到了较多的应用。由于高墩多塔斜拉桥自身的特点,其稳定性问题尤为突出。因此研究高墩多塔斜拉桥的稳定性是非常必要的。首先,本文介绍了斜拉桥及多塔斜拉桥的发展历程。指出多塔斜拉桥的主要问题为结构的失稳问题。其次,参考相关的资料,简要介绍桥梁结构的非线性有限元理论和稳定理论。结合背景桥梁的实际情况,主要考虑结构的几何非线性。再次,建立结构的Midas/Civil和TDV有限元模型,计算分析桥梁的一类稳定问题。施工阶段的失稳形式为桥塔纵桥向失稳。提出改善桥梁施工阶段稳定性的方法,并比较分析其效果。从计算结构中知道,提高桥塔截面纵桥向的高度和添加必要的临时拉索能较大的提高桥塔的纵桥向稳定性。最后,计算分析桥梁的施工阶段和成桥运营的几何非线性稳定问题。临界荷载系数随施工阶段的变化趋势与线性稳定安全系数变化趋势基本一致。在同一个施工阶段,临界荷载系数小于线性稳定安全系数。在成桥运营阶段,全桥满布活载的工况临界荷载系数最小。计算桥梁施工阶段的双重非线性稳定问题,其临界荷载系数比几何非线性情况下小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 斜拉桥的发展简介
• 1.1.1 斜拉桥的发展及现状
• 1.1.2 斜拉桥的发展趋势
• 1.1.3 多塔斜拉桥的发展
• 1.2 多塔斜拉桥的特征
• 1.2.1 多塔斜拉桥的结构体系
• 1.2.2 多塔斜拉桥的结构行为
• 1.3 高墩多塔斜拉桥的稳定问题
• 1.3.1 多塔斜拉桥的主要问题
• 1.3.2 高墩多塔斜拉桥的主要问题
• 1.4 本文的工作
• 第2章 桥梁结构非线性有限元理论
• 2.1 桥梁结构几何非线性分析理论
• 2.1.1 桥梁结构几何非线性要点
• 2.1.2 桥梁结构几何非线性分析方法
• 2.2 桥梁结构材料非线性分析理论
• 2.2.1 材料非线性的有限元法
• 2.3 非线性方程组解法
• 2.3.1 牛顿-拉普森迭代法
• 2.3.2 弧长法
• 2.4 小结
• 第3章 桥梁结构非线性稳定理论
• 3.1 两类稳定问题
• 3.1.1 分支点失稳
• 3.1.2 极值点失稳
• 3.2 稳定的有限元分析理论
• 3.2.1 稳定问题求解方法
• 3.2.2 第一类稳定线弹性有限元分析
• 3.2.3 第二类稳定非线性有限元分析
• 3.3 失稳判别准则
• 3.4 小结
• 第4章 计算模型的建立与线性稳定分析
• 4.1 赤石大桥工程背景
• 4.2 计算模型的建立
• 4.2.1 几何模型
• 4.2.2 力学模型
• 4.3 赤石大桥线性稳定分析
• 4.3.1 施工阶段线性稳定分析
• 4.3.2 成桥运营线性稳定分析
• 4.3.3 次阶线性失稳分析
• 4.4 改善桥梁结构线性稳定性的措施
• 4.4.1 增加桥塔纵桥向刚度
• 4.4.2 添加临时拉索
• 4.5 小结
• 第5章 赤石大桥非线性稳定分析
• 5.1 赤石大桥非线性分析方法
• 5.1.1 程序的计算方法
• 5.2 赤石大桥几何非线性稳定分析
• 5.2.1 施工阶段非线性稳定分析
• 5.2.2 成桥运营非线性稳定分析
• 5.3 赤石大桥双重非线性下稳定性分析
• 5.3.1 施工阶段双重非线性稳定性分析
• 5.3.2 运营阶段双重非线性稳定性分析
• 5.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献