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双塔双层斜拉桥合理设计索力的确定及变形协调性研究

作　者: 贾少敏
导　师: 谢尚英
学　校: 西南交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 斜拉桥 双塔双层斜拉桥 合理成桥状态 变形协调性 结构行为
分类号: U448.27
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


斜拉桥是由塔、索、梁构成的组合体系桥。斜拉索的存在,大大改善了主梁的受力状态,但也由于斜拉索的存在使斜拉桥成为了高次超静定结构,结构计算变得复杂。在设计工作中,如何确定斜拉桥的合理成桥状态,如何确定斜拉桥合理施工状态成为设计任务的难点。斜拉桥是组合体系,通过斜拉索的联系,各构件间协调合作,调整某个构件的刚度可以调整结构体系的内力状态和变形。本文以实际工程为背景,利用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥的有限元模型,对上述提到的几个问题进行分析研究。首先综合应用最小弯曲能量法、应力平衡法等确定了双塔双层斜拉桥的合理成桥状态,并应用一次施工成桥模型进行验算,证实了该方法的可行性；其次,利用正装迭代法,确定出双塔双层斜拉桥合理施工索力、施工状态。然后进行施工过程、成桥运营阶段验算,证实了该方法的可行性；最后应用变形协调性原理,研究分析了双塔双层斜拉桥各构件之间的相互影响作用,得出了一些规律性结论。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-11
第1章 绪论  11-22
  1.1 问题的提出  11-12
  1.2 斜拉桥发展现状与发展趋势  12-16
    1.2.1 斜拉桥的国内外发展现状  12-16
    1.2.2 斜拉桥的发展趋势  16
  1.3 问题的研究现状  16-19
    1.3.1 斜拉桥的合理成桥状态确定  16-18
    1.3.2 斜拉桥的合理施工状态确定  18-19
    1.3.3 变形协调法研究  19
  1.4 本文研究的工程背景及主要研究内容  19-22
    1.4.1 工程背景  19-21
    1.4.2 论文主要研究内容  21-22
第2章 斜拉桥结构分析基本理论  22-31
  2.1 概述  22-24
  2.2 有限元方法简介  24-25
    2.2.1 有限元方法的基本原理  24
    2.2.2 有限元方法分析的基本步骤  24-25
  2.3 斜拉桥的索力优化  25-28
    2.3.1 概述  25
    2.3.2 斜拉桥索力优化的方法  25-28
  2.4 斜拉桥的活载内力计算原理  28-29
  2.5 斜拉桥中的几种问题处理  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第3章 斜拉桥空间有限元模型的建立  31-40
  3.1 概述  31
  3.2 斜拉桥主要构件的模拟方法  31-37
    3.2.1 桥面系的模拟  31-33
    3.2.2 斜拉索的模拟  33-34
    3.2.3 钢混结合段的处理  34
    3.2.4 特殊连接单元处理  34-37
    3.2.5 温度效应的模拟  37
    3.2.6 有效宽度的处理  37
  3.3 全桥空间有限元模型  37-38
  3.4 本章小结  38-40
第4章 合理成桥状态的确定  40-52
  4.1 成桥合理状态确定原则及方法  40-41
    4.1.1 确定合理成桥状态的原则  40-41
    4.1.2 综合法确定合理成桥状态的步骤  41
  4.2 成桥状态的调整方法  41-43
    4.2.1 最小二乘法  42
    4.2.2 控制目标的选取  42-43
  4.3 计算结果  43-50
    4.3.1 最小弯曲能量法初定成桥状态  43-45
    4.3.2 计算影响矩阵及索力初调  45-47
    4.3.3 计算车行桥活载应力包络图  47
    4.3.4 计算合理预加力  47-48
    4.3.5 计算主梁弯矩可行域  48
    4.3.6 主梁弯矩调整  48
    4.3.7 车桥成桥状态检验  48-50
  4.4 本章小结  50-52
第5章 合理施工状态的确定及施工过程计算  52-69
  5.1 斜拉桥施工工序及正装过程的模拟  52-54
  5.2 合理施工初拉力确定  54-57
    5.2.1 正装迭代法计算步骤  54-56
    5.2.3 正装迭代法计算结果  56-57
  5.3 施工过程验算  57-68
    5.3.1 施工阶段位移计算分析  57-59
    5.3.2 施工阶段应力计算分析  59-65
    5.3.3 施工阶段索力变化分析  65-68
  5.4 本章小结  68-69
第6章 成桥运营阶段计算分析  69-87
  6.1 计算作用及效应组合  69-70
  6.2 分项荷载作用下位移计算分析  70-75
    6.2.1 车行桥在各分项荷载作用下的位移  70-73
    6.2.2 人行桥在各分项荷载作用下的位移  73-74
    6.2.3 桥塔在各分项荷载作用下纵桥向位移  74-75
  6.3 分项荷载作用应力计算分析  75-80
    6.3.1 车行桥在各分项荷载作用下的应力  75-79
    6.3.2 人行桥在各分项荷载作用下的应力  79-80
    6.3.3 桥塔在各分项荷载作用下的应力  80
  6.4 拉索在各分项荷载作用下的索力  80-82
  6.5 荷载组合下计算分析  82-85
    6.5.1 荷载组合下位移分析  82-83
    6.5.2 荷载组合下应力分析  83-85
  6.6 本章小结  85-87
第7章 双层斜拉桥变形协调性分析  87-95
  7.1 变形协调性基本原理  87-88
  7.2 结构主要构件的变形协调分析  88-94
    7.2.1 车行桥主梁刚度的影响  88-90
    7.2.2 人行桥主梁刚度的影响  90-92
    7.2.3 桥塔顺桥向刚度的影响  92-93
    7.2.4 结构体系变化的影响  93-94
    7.2.5 变形协调性原理的验证解释  94
  7.3 本章小结  94-95
结论与展望  95-97
  结论  95-96
  问题及展望  96-97
致谢  97-98
参考文献  98-100

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁：按结构分 > 斜拉桥
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