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波形钢腹板箱梁矮塔斜拉桥结构行为研究

作　者: 孙凌岩
导　师: 何畏
学　校: 西南交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 矮塔斜拉桥波形钢腹板箱梁有限元方法动力特性地震响应分析剪切屈曲
分类号: U448.27
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 58次
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内容摘要

论文首先对波形钢腹板箱梁矮塔斜拉桥国内外发展状况及结构特点进行简要阐述之后,在参照已建波形钢腹板组合箱梁实桥基础上,进行了跨径组合为(78+128+78)m的等截面波形钢腹板矮塔斜拉桥方案设计。采用大型有限元软件Midas Civil建立基于梁单元的全桥组合有限元模型,详细计算分析桥梁各个施工阶段的受力和变形,考虑并分析收缩徐变效应对结构的影响；计算分析运营阶段汽车活载、体系温度荷载、温度梯度荷载、制动力和不均匀沉降各单独工况作用及各种组合工况作用下桥梁的效应；利用子空间迭代法计算分析桥梁的动力特性,分别用反应谱法和时程分析法分析地震作用下的响应,并将其与之等效的PC箱梁矮塔斜拉桥进行对比分析,探讨波形钢腹板矮塔斜拉桥的结构行为。还利用有限元软件Midas FEA建立结构局部板单元模型,重点对波形钢腹板进行详细应力分析,并总结给出了局部弹性剪切屈曲、整体弹性剪切屈曲、合成弹性剪切屈曲和非弹性剪切屈曲模式的计算和分析方法。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-20
  1.1 波形钢腹板箱梁矮塔斜拉桥的发展与研究概况  11-14
    1.1.1 国外发展与研究概况  11-13
    1.1.2 国内发展与研究概况  13-14
  1.2 波形钢腹板矮塔斜拉桥构造特点  14-17
    1.2.1 波形钢腹板矮塔斜拉桥整体构造  14-15
    1.2.2 波形钢腹板形状  15-17
  1.3 波形钢腹板箱梁矮塔斜拉桥的结构特点  17-18
    1.3.1 矮塔斜拉桥的结构特点  17
    1.3.2 波形钢腹板箱梁桥的结构特点  17-18
    1.3.3 波形钢腹板箱梁桥与传统箱梁桥比较  18
  1.4 本文的研究背景和主要工作及意义  18-20
    1.4.1 工程背景  18-19
    1.4.2 本文主要研究内容及意义  19-20
第2章计算分析模型的方案设计  20-30
  2.1 混凝土箱梁矮塔斜拉桥方案设计  20-21
    2.1.1 方案介绍  20
    2.1.2 混凝土箱梁矮塔斜拉桥方案介绍  20-21
    2.1.3 主要材料  21
  2.2 波形钢腹板箱梁矮塔斜拉桥方案设计  21-29
    2.2.1 方案介绍  21
    2.2.2 波形钢腹板箱梁设计  21-22
    2.2.3 波形钢腹板设计  22-26
    2.2.4 剪力连接件设计  26-29
  2.3 本章小结  29-30
第3章结构空间有限元模型的建立及静力分析  30-39
  3.1 计算模型的建立  30-33
    3.1.1 波形钢腹板箱梁的模拟  30-31
    3.1.2 斜拉索的模拟  31-32
    3.1.3 桥塔、桥墩的模拟  32-33
    3.1.4 预应力的模拟  33
  3.2 桥梁边界条件的模拟  33-35
    3.2.1 塔墩梁连接的模拟  33-34
    3.2.2 斜拉索与主梁连接的模拟  34
    3.2.3 桩-土作用的模拟  34-35
    3.2.4 基础边界的模拟  35
  3.3 荷载组合  35-36
  3.4 计算结果分析  36-38
    3.4.1 顶、底板内力及应力计算结果  36-37
    3.4.2 波形钢腹板剪应力计算结果  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章波形钢腹板箱梁矮塔斜拉桥施工阶段及运营阶段计算分析  39-64
  4.1 施工阶段划分  39-41
  4.2 施工阶段位移计算分析  41-42
  4.3 施工阶段应力计算分析  42-48
    4.3.1 施工阶段主梁应力计算分析  42-44
    4.3.2 施工阶段斜拉索应力计算分析  44-46
    4.3.3 施工阶段塔柱应力计算分析  46-47
    4.3.4 施工阶段塔墩应力计算分析  47-48
  4.4 运营阶段计算工况  48-49
  4.5 运营阶段计算分析  49-62
    4.5.1 汽车活载作用计算分析  49-52
    4.5.2 温度荷载作用计算分析  52-56
    4.5.3 制动力作用计算分析  56-57
    4.5.4 荷载组合作用计算分析  57-62
  4.6 本章小结  62-64
第5章结构模型的动力特性及地震响应分析  64-88
  5.1 动力特性计算分析  64-67
    5.1.1 动力学原理  64
    5.1.2 动力特性对比分析  64-67
  5.2 地震反应谱计算分析  67-73
    5.2.1 反应谱分析理论  67-68
    5.2.2 地震动输入及地震作用组合  68-69
    5.2.3 反应谱分析主要结果  69-72
    5.2.4 反应谱分析小结  72-73
  5.3 地震时程计算分析  73-88
    5.3.1 时程反应分析理论  73
    5.3.2 地震波的选取  73-74
    5.3.3 时程反应分析主要结果  74-87
    5.3.4 时程计算分析小结  87-88
第6章波形钢腹板受力行为分析计算  88-97
  6.1 基于板单元波形钢腹板矮塔斜拉桥模型的建立  88-89
    6.1.1 建立有限元模型  88-89
    6.1.2 边界约束及加载  89
  6.2 波形钢腹板应力计算结果分析  89-91
  6.3 波形钢腹板抗剪设计方法  91-92
  6.4 波形钢腹板剪切屈曲分析计算  92-96
    6.4.1 波形钢腹板的抗剪  92-96
    6.4.2 波形钢腹板的抗弯  96
  6.5 本章小结  96-97
结论与展望  97-99
致谢  99-100
参考文献  100-103

波形钢腹板箱梁矮塔斜拉桥结构行为研究

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