三主桁三索面斜拉桥索力优化及空间受力性能研究

论文摘要

本文以武汉天兴洲三主桁三索面斜拉桥为工程背景,对其静力特性进行了研究,主要完成工作如下:1.利用ANSYS软件建立了三主桁三索面斜拉桥空间力学计算模型,考虑了几何非线性的影响,模拟了钢—砼结合作用及塔梁的连接方式。2.基于影响矩阵法,利用1stopt优化软件,以平面结构的内力和线形为控制条件,求得满足控制条件的平面纵向优化索力;再利用空间模型,根据已求得的纵向优化索力,探讨三面索索力、三片主桁位移及三片主桁内力相互之间的关系。3.研究了大跨径板桁结合梁斜拉桥在列车活载、温度、制动力及风力作用下主桁杆件的受力特性,探讨了设计参数对三主桁结构受力性能的影响,包括横梁刚度、平联刚度及截面K撑等。4.对三主桁结构体系和两主桁结构体系进行模拟对比,比较两种体系的刚度,主桁杆件、横梁及横联等的受力特性,并总结了两种结构体系各自的优缺点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢桁梁桥在我国的发展简介
• 1.1.1 中国铁路钢桁梁桥的发展
• 1.1.2 空间多片主桁双层钢桁梁桥的发展
• 1.2 铁路钢桁梁斜拉桥
• 1.2.1 国外铁路钢桁梁斜拉桥的发展
• 1.2.2 国内铁路钢桁梁斜拉桥的发展
• 1.3 本文的研究背景及研究内容
• 1.3.1 工程背景
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 大跨度斜拉桥分析理论及有限元模型的建立
• 2.1 斜拉桥分析理论简介
• 2.2 结构计算模型
• 2.2.1 单元的选取
• 2.2.2 钢-砼结合作用的模拟
• 2.2.3 几何非线性的考虑
• 2.2.4 支承条件
• 2.2.5 塔梁连接方式处理
• 2.2.6 材料参数
• 2.3 本章小结
• 第三章 三索面斜拉桥成桥索力优化
• 3.1 成桥索力优化方法现状及影响矩阵法简介
• 3.1.1 成桥索力优化方法现状
• 3.1.2 影响矩阵法
• 3.2 平面纵向索力优化
• 3.2.1 平面计算模型的建立
• 3.2.2 优化模型的建立
• 3.2.3 优化模型的求解
• 3.3 主桁内力、位移与索力的关系
• 3.3.1 主桁内力、位移与索力关系的确定方法
• 3.3.2 主桁内力、位移与索力的关系
• 3.4 本章小结
• 第四章 三主桁结构受力特性研究
• 4.1 主桁杆件受力特性
• 4.2 铁路横梁刚度对斜拉桥受力性能的影响
• 4.2.1 横梁刚度对主桁内力分配的影响
• 4.2.2 横梁刚度对主桁位移分配的影响
• 4.2.3 横梁内力的变化
• 4.3 平联刚度对斜拉桥受力性能的影响
• 4.3.1 平联刚度对纵向力传递的影响
• 4.3.2 平联刚度对横向力传递的影响
• 4.4 K撑对斜拉桥受力性能的影响
• 4.4.1 K撑对竖杆受力的影响
• 4.4.2 K撑对铁路横梁受力的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 三主桁结构体系和两主桁结构体系的比较
• 5.1 刚度的比较
• 5.1.1 竖向刚度比较
• 5.1.2 横向刚度比较
• 5.1.3 抗扭刚度比较
• 5.1.4 三主桁结构刚度的进一步讨论
• 5.2 横梁受力比较
• 5.2.1 轴力比较
• 5.2.2 铁路横梁弯矩比较
• 5.3 横联受力比较
• 5.4 主桁杆件受力比较
• 5.5 两种结构体系的优缺点
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果