非对称式独塔斜拉桥合理索力与整体稳定性的分析

论文摘要

非对称独塔式斜拉桥是地锚式斜拉桥,此桥将主跨的拉索锚固在主梁上,边跨拉索锚固在重力式桥台上的一种斜拉桥布置形式,这种桥形适用于桥位所在处受地形条件限制,主跨很大而边跨很小的情况。本文以某非对称独塔式斜拉桥为例,就合理恒载索力的确定和整体稳定性分析这两个主要内容,做了以下工作：(1)对现有的斜拉桥合理恒载索力的计算方法进行了阐述和总结,采用最小弯曲能量法来确定该地锚式斜拉桥的合理恒载索力,并通过平面杆系有限元计算软件ansys来实现这一过程。(2)在确定合理成桥索力后,对斜拉桥成桥状态进行了整体静力分析,并论述了两种调索方法的不同特点和地锚式斜拉桥的特点。分别以斜拉桥的主梁弯曲能量和主梁主塔的总弯曲能量作为ansys软件优化时的状态变量,由此来确定斜拉桥的最优索力。并分析了两种弯曲能量作为状态变量时,所得到索力的特点。(3)对斜拉桥第一类、第二类稳定问题的有限元分析方法进行了阐述,论述了两类稳定问题的实质性差别,探讨了斜拉桥稳定性的失稳判别准则和评价指标,同时给出了斜拉桥主梁、主塔、整体稳定性的计算方法。并在后文中利用软件对本斜拉桥进行了计算。(4)运用空间有限元软件ansys建立了空间有限元模型,对某地锚式斜拉桥在三个不同的阶段进行线性屈曲分析,得出了各阶段稳定安全系数和失稳类型,评价出该桥在施工阶段和成桥阶段具备足够的稳定安全度,并讨论了索力初始刚度和拉索垂度对稳定安全系数的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 斜拉桥简介
• 1.1.1 斜拉桥发展概况
• 1.1.2 斜拉桥的结构体系及受力特点
• 1.1.3 独塔地锚式斜拉桥的特点
• 1.2 问题的提出
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 斜拉桥的合理恒载索力
• 1.3.2 斜拉桥的整体稳定性
• 1.4 本文的论文工程背景和主要工作
• 1.4.1 论文的工程背景
• 1.4.2 合理恒载索力的确定
• 1.4.3 整体稳定性研究
• 2 独塔地锚式斜拉桥合理恒载索力的确定
• 2.1 概述
• 2.2 确定合理恒载索力的最小弯曲能量法
• 2.2.1 索力优化的基本概念
• 2.2.2 合理成桥索力的优化
• 2.2.3 弯曲最小能量法
• 2.3 用弯曲最小能量法确定斜拉桥的合理恒载索力
• 2.3.1 ansys有限元模型
• 2.3.2 合理恒载索力的确定
• 2.4 两种方法调索的分析
• 2.5 本章小结
• 3 斜拉桥整体稳定问题
• 3.1 概述
• 3.2 第一类稳定问题
• 3.3 第二类稳定问题
• 3.4 稳定性的判断准则及评价指标
• 3.4.1 判断准则
• 3.4.2 评价指标
• 3.5 斜拉桥的稳定计算
• 3.5.1 主梁稳定性实用计算方法
• 3.5.2 主塔稳定性实用计算方法
• 3.5.3 斜拉桥稳定计算的有限元法
• 3.6 斜拉桥空间稳定模型
• 3.6.1 利用ansys进行机构弹性稳定分析的步骤及注意事项
• 3.6.2 本桥工程概况和ansys模型的建立
• 3.6.3 荷载的考虑
• 3.6.4 计算工况
• 3.7 斜拉桥稳定性分析
• 3.7.1 桥塔施工状态线性稳定性分析
• 3.7.2 全桥合拢后恒载施加的稳定性分析
• 3.7.3 成桥恒载状态线性稳定性分析
• 3.7.4 拉索对斜拉桥整体稳定性的影响
• 3.7.5 结果分析及讨论
• 3.8 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果