独塔混合梁斜拉桥合理成桥状态与合理施工状态研究

论文摘要

斜拉桥是高次超静定结构,受力主要由恒载控制。斜拉桥的优点在于在恒载作用下通过调整斜拉索的索力来改善结构的受力状态。合理成桥状态的确定是斜拉桥设计计算的关键,合理施工状态的确定是斜拉桥施工控制计算的主要内容。斜拉桥的合理成桥状态包括合理受力状态及合理线形状态。当结构的尺寸、材料、荷载形式都确定以后,合理受力状态主要取决于斜拉索索力。合理成桥线型状态由设计纵断面决定。斜拉桥合理施工状态是指为了实现合理成桥索力而拟定的各施工过程,主要问题是计算各施工阶段的索张拉力和主梁预拱度。本文围绕斜拉桥合理成桥状态与合理施工状态的确定这一主题展开工作,以有限元分析程序为平台,以赣州飞龙岛大桥（独塔混合梁非对称斜拉桥）为研究对象,充分利用斜拉索索力可调性这一特点,详细介绍了斜拉桥合理成桥状态确定及合理施工状态确定的方法,分析了各种方法的优缺点,提出了本文的计算方法。总结起来本文主要做了如下工作：1、综述了斜拉桥的发展情况、结构特点、受力特点及本文的工程背景,并提出了本文所要解决的问题。2、研究了斜拉桥合理成桥状态理论。主要包括：合理成桥状态的确定原则；合理索力的计算步骤；零位移法、最小弯曲能量法、影响矩阵法和应力平衡法的计算原理；成桥状态的优化方程。3、提出了基于Midas未知荷载系数法的合理成桥索力的实用计算方法,在荷载、结构形式确定的情况下,用此法计算了飞龙岛大桥的合理成桥索力。4、研究了合理施工状态的计算理论。主要包括：合理施工状态确定的原则；倒拆法、无应力状态控制法、正装-倒拆迭代法、正装迭代法的计算原理；预拱度的计算原理。5、提出了基于正装计算法的合理施工状态实用计算法。在研究了斜拉桥施工过程张拉次数理论的基础上,制定了飞龙岛大桥的张拉方案,运用本文提出的方法计算了飞龙岛大桥的合理施工索力及预拱度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 斜拉桥的概况
• 1.1.1 斜拉桥的结构特点
• 1.1.2 斜拉桥的发展概述
• 1.2 独塔混合梁斜拉桥概况
• 1.2.1 独塔斜拉桥的特点
• 1.2.2 混合梁斜拉桥的特点
• 1.3 斜拉桥的结构受力分析
• 1.3.1 静力分析
• 1.3.2 斜拉桥动力特性
• 1.3.3 斜拉桥的空间稳定性分析
• 1.4 本文的工程背景
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 斜拉桥合理成桥状态的确定理论
• 2.1 确定合理成桥状态的原则
• 2.2 合理成桥索力的计算方法评述
• 2.3 合理成桥状态的计算步骤
• 2.4 常用方法的计算原理
• 2.4.1 零位移法
• 2.4.2 最小弯曲应变能法
• 2.4.3 影响矩阵法
• 2.4.4 应力平衡法原理
• 2.5 成桥状态的优化方程
• 第3章 飞龙岛大桥合理成桥状态的计算
• 3.1 基于"未知荷载系数法"的合理成桥索力确定方法
• 3.2 建立结构有限元分析模型
• 3.3 计算中的非线性问题分析
• 3.3.1 垂度效应
• 3.3.2 弯矩和轴力相互耦合的效应—梁柱效应
• 3.3.3 大位移效应
• 3.4 飞龙岛大桥合理成桥索力的计算
• 3.4.1 桥梁总体布置
• 3.4.2 用未知荷载系数法初拟恒载作用下拉索初拉力
• 3.4.3 调匀索力
• 3.4.4 确定预应力及配重
• 3.4.5 优化成桥索力
• 3.4.6 成桥状态检验
• 第4章 斜拉桥合理施工状态的确定理论
• 4.1 确定合理施工状态的原则
• 4.2 施工阶段合理索力的计算方法
• 4.2.1 倒拆法
• 4.2.2 无应力状态控制法
• 4.2.3 正装—倒拆迭代法
• 4.2.4 正装迭代法
• 4.3 施工阶段标高的确定
• 4.3.1 箱梁施工预拱度
• 4.3.2 预拱度的预测和调整
• 4.3.3 主梁合理线形实现程序
• 第5章 飞龙岛大桥合理施工状态的计算
• 5.1 施工过程索力调整理论
• 5.1.1 施工过程张拉次数理论
• 5.1.2 斜拉桥张拉次数方法评述
• 5.2 飞龙岛大桥索力张拉方案
• 5.2.1 飞龙岛大桥采用的张拉方法
• 5.2.2 飞龙岛大桥主梁及斜拉索施工步骤
• 5.2.3 调索注意事项及效果
• 5.3 飞龙岛大桥施工阶段张拉力的计算
• 5.3.1 基于正装迭代法的斜拉桥施工索力计算法
• 5.3.2 施工过程中的索力变化情况
• 5.3.3 施工过程中主梁和主塔的应力状况
• 5.3.4 施工过程中的主梁和主塔的位移情况
• 5.4 飞龙岛大桥施工阶段的预拱度设置
• 第6章 结论
• 6.1 研究成果
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文和参与科研项目