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大跨度钢箱梁斜拉桥几何非线性分析

作 者: 孙泽世
导 师: 狄谨;周绪红
学 校: 长安大学
专 业: 桥梁与隧道工程
关键词: 钢箱梁斜拉桥 几何非线性 大位移效应 垂度效应
分类号: U448.27
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 128次
引 用: 3次
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内容摘要


斜拉桥在现代桥梁领域中占据着越来越重要的地位,目前斜拉桥的跨度已经冲破千米大关,斜拉桥跨度的增加无可忽视的就是其几何非线性问题。本文围绕斜拉桥非线性问题而展开了以下工作:首先,介绍了斜拉桥的历史以及发展,并阐述了斜拉桥几何非线性的研究现状。其次,描述了几何非线性的三种计算列式和各自的使用范围,并详细介绍了斜拉桥的几何非线性三个因素,即垂度效应,梁—柱效应,和大位移效应,并说明了斜拉桥几何非线性方程的求解问题以及非线性方程收敛问题。本文主要以主跨为688米的象山港大桥为研究背景,通过对其有限元模型进行线性和几何非线性下的索力优化,得到了最佳的成桥索力;并分别进行了施工阶段和运营状态的线性和非线性分析,通过对比计算结果,得到了以下结论:(1)在几何非线性的三大因素中,以斜拉索垂度效应影响最大,大位移效应次之,梁—柱效应影响最小,且在不同的施工阶段各自影响程度也不同。(2)在二期恒载作用下,斜拉索的垂度效应影向最大,梁—柱组合效应、大位移效应的影响相对较小,若仅仅进行线性分析,则导致计算所得结果的误差很大。(3)对于大跨斜拉桥采用线性计算理论活载效应偏于不安全,与非线性计算对比,内力包络相差可达10%,应考虑其几何非线性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 斜拉桥的发展历史  10-11
  1.2 斜拉桥的结构特点和结构体系  11-13
    1.2.1 斜拉桥的结构特点  12
    1.2.2 斜拉桥的结构体系  12-13
  1.3 斜拉桥的展望  13-15
  1.4 斜拉桥几何非线性研究现状  15-16
  1.5 本文研究的意义  16-17
  1.6 工程背景  17-18
  1.7 本文主要内容  18-19
第二章 大跨度斜拉桥几何非线性分析理论  19-37
  2.1 几何非线性分析理论  19-23
    2.1.1 变形体运动状态的描述  19-20
    2.1.2 总体拉格朗日列式法(T.L列式)  20-21
    2.1.3 修正拉格朗日列式法(U.L列式)  21
    2.1.4 随转拉格朗日列式(C.R列式)  21-22
    2.1.5 各种计算列式的比较  22-23
  2.2 斜拉桥几何非线性分析理论  23-33
    2.2.1 斜拉索垂度效应  23-27
    2.2.2 结构大位移效应  27-28
    2.2.3 梁—柱效应  28-33
  2.3 斜拉桥几何非线性求解方法  33-35
    2.3.1 增量法  34
    2.3.2 迭代法  34-35
    2.3.3 混合法  35
  2.4 小结  35-37
第三章 象山港大桥施工阶段非线性分析  37-59
  3.1 概述  37-38
    3.1.1 斜拉桥施工方法  37
    3.1.2 斜拉索的张拉  37-38
  3.2 斜拉桥施工阶段分析方法  38-40
    3.2.1 前进分析法  38-39
    3.2.2 倒退分析法  39-40
  3.3 象山港大桥方案与软件模拟  40-51
    3.3.1 设计的基本依据  40-43
    3.3.2 象山港大桥设计简介  43-45
    3.3.3 主要施工过程  45-47
    3.3.4 软件介绍  47-49
    3.3.5 计算模型约定及计算方法  49-51
  3.4 象山港大桥有限元计算主要施工阶段对比  51-58
    3.4.1 最大双悬臂状态计算对比  52-55
    3.4.2 最大单悬臂状态计算对比  55-56
    3.4.3 合拢状态计算分析对比  56-58
  3.5 小结  58-59
第四章 象山港大桥运营状态计算分析  59-71
  4.1 成桥索力优化  59-61
  4.2 二期恒载和活载的几何非线性影响  61-70
    4.2.1 二期恒载作用下几何非线性影响  61-68
    4.2.2 活载作用下几何非线性影响  68-70
  4.3 小结  70-71
结论与建议  71-73
  一.结论  71
  二.建议  71-73
参考文献  73-76
致谢  76-77

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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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