斜拉桥索梁锚固局部应力分析

论文摘要

斜拉桥作为一种结构轻盈、跨越能力大的桥型,在近几十年得到了长足的发展。斜拉桥索梁锚固结构区域受力集中、构造复杂,是控制设计的关键部位,掌握索梁锚固结构的应力分布情况是十分重要的。论文首先阐述了斜拉桥的发展和索梁锚固的主要结构形式,重点介绍了斜拉桥的结构分析理论。以丹阳大运河桥为背景,利用平面杆系有限元软件(桥梁博士V3.20)建立平面有限元模型,对全桥进行静力分析,考虑了各种施工荷载对桥梁的每个施工阶段和成桥后的应力和变形的影响,并分析在运营阶段荷载的长期效应组合、短期效应组合和标准效应组合下,全桥的应力和变形特征。在平面分析的基础上选取主跨拉索索力最大的一节钢箱梁,利用大型有限元软件ANSYS对索梁锚固区建立空间有限元模型。首先对锚固区进行了线弹性分析,得到设计荷载作用下,锚固区整体应力不大,最大应力出现在锚垫板与锚头接触处,锚垫板与传力板厚度变化对自身的应力及加劲肋N1的应力影响较大,对腹板、顶、底板加劲肋应力影响较小；其次采用非线性有限元方法计算了索梁锚固区的极限承载力,得到当荷载为设计荷载的3.48倍时,锚固区开始屈服,进入塑性阶段,当荷载增加到设计荷载的6.23倍时,锚固区完全屈服,拉应力达到材料的极限抗拉强度,锚固区的变形也较大。通过空间有限元分析可以看出：锚固区各构件的刚度及强度均能满足要求,且具有足够的安全储备。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 斜拉桥的发展
• 1.2 斜拉桥的结构体系及结构特点
• 1.2.1 斜拉桥的结构体系
• 1.2.2 斜拉桥的结构特点
• 1.3 斜拉桥发展展望及存在的问题
• 1.3.1 斜拉桥的发展展望及趋势
• 1.3.2 斜拉桥存在的问题
• 1.4 本文的主要研究内容及意义
• 2 斜拉桥结构分析理论
• 2.1 有限元法的基本理论
• 2.1.1 有限元法的分析过程
• 2.1.2 有限元方法的优越性
• 2.2 斜拉桥的结构分析
• 2.2.1 斜拉桥的静力分析
• 2.2.2 斜拉桥的平面分析
• 2.2.3 斜拉桥空间分析
• 2.2.4 斜拉桥几何非线性分析
• 2.3 斜拉桥索梁锚固结构分析
• 2.3.1 钢箱梁斜拉桥主要锚固型式
• 2.3.2 混凝土梁斜拉桥的主要锚固型式
• 2.3.3 索梁锚固结构主要形式的特性分析
• 2.3.4 国内外有关索梁锚固结构试验和理论的研究
• 3 斜拉桥平面模拟分析
• 3.1 丹阳大运河桥概况
• 3.2 设计标准
• 3.3 材料性能指标
• 3.4 作用
• 3.5 主桥平面静力分析
• 3.5.1 计算作用
• 3.5.2 设计参数
• 3.5.3 杆系模型的建立
• 3.6 平面计算结果及其校核
• 3.6.1 混凝土主梁计算结果
• 3.6.2 钢主梁计算结果
• 3.6.3 斜拉索索力及拉索应力
• 3.6.4 桥梁刚度验算
• 3.7 本章小结
• 4 斜拉桥索梁锚固区应力分析
• 4.1 通用软件ANSYS简介
• 4.2 索梁锚固区受力性能分析
• 4.2.1 有限元模型及加载方案
• 4.2.2 设计荷载作用下索梁锚固区受力分析
• 4.2.3 索梁锚固区极限承载力分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 平面静力分析结论
• 5.2 索梁锚固区空间应力分析结论
• 5.3 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要
• Abstract