石武客运专线郑州黄河公铁两用大桥结构仿真分析

论文摘要

本论文以郑州黄河公铁两用大桥为工程背景,对采用顶推法施工的第一联钢桁架进行施工过程仿真分析和研究。并利用有限元专业软件MIDAS/Civil对钢桁架在顶推全过程中的受力及变形情况进行了仿真计算,分析了主桁的内力、应力、位移在施工过程中的动态变化情况,便于以后对钢桁架采用顶推法施工提供指导意义。顶推施工不同于悬臂施工,其最大特点在于随着施工过程的进行,结构的坐标、边界支承条件以及相应的结构内力、变形等均在不断地发生变化。在成桥运营阶段,分析了主桁、桥塔以及斜拉索的受力、位移情况,来判断该桥是否在安全可靠的状态下运营。分析桥梁结构的极限承载力,不仅可以用于极限状态设计,而且可以了解桥梁结构的破坏形式,准确地知道结构在给定荷载下的安全储备和超载能力,为其安全施工和营运管理提供依据和保障。利用ANSYS软件建立了郑州黄河公铁两用大桥全桥空间力学计算模型,分别采用线弹性、几何非线性、双重非线性三种不同的方法分析了郑州黄河公铁两用大桥的极限承载力。利用ANSYS软件建立了正交异性钢桥面板局部实体模型,分析和探讨了在极限荷载作用下,正交异性钢桥面板的塑性发展路径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国外大跨度高速铁路桥梁发展概况
• 1.2 国内大跨度铁路桁梁桥发展概况
• 1.3 本文的主要工作内容
• 第2章 极限承载力研究理论基础
• 2.1 引言
• 2.1.1 第一类稳定问题
• 2.1.2 第二类稳定问题
• 2.2 几何非线性和材料非线性的有限元方法
• 2.2.1 几何非线性分析的有限元方法
• 2.2.2 材料非线性分析的有限元方法
• 2.2.3 双重非线性分析的有限元方法
• 2.3 非线性有限元方程的解法
• 2.3.1 牛顿—莱布尼茨法
• 2.3.2 修正的N—R法
• 2.3.3 弧长法
• 第3章 郑州黄河公铁两用大桥仿真分析
• 3.1 工程背景介绍
• 3.1.1 主桥概况
• 3.1.2 支座布置
• 3.1.3 主桁架
• 3.2 顶推施工方案和施工过程的分析
• 3.2.1 全联施工步骤
• 3.2.2 全联施工过程分析
• 3.3 成桥阶段分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 郑州黄河公铁两用大桥稳定性分析
• 4.1 全桥有限元模型的建立
• 4.1.1 模型简化处理
• 4.1.2 有限元建立
• 4.2 郑州黄河公铁两用大桥线弹性屈曲分析
• 4.2.1 荷载计算与加载工况
• 4.2.2 线弹性屈曲分析
• 4.3 郑州黄河公铁两用大桥非线性屈曲分析
• 4.3.1 几何非线性屈曲分析
• 4.3.2 双重非线性屈曲分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 郑州黄河公铁两用大桥极限承载力分析
• 5.1 郑州黄河公铁两用大桥极限承载能力分析
• 5.1.1 钢材的应力应变关系与破坏准则
• 5.1.2 极限荷载安全系数的定义
• 5.1.3 极限承载力分析
• 5.1.4 结构失效机理研究
• 5.1.5 正交异性钢桥面板的塑性发展
• 5.2 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献