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大跨度混合梁斜拉桥合理状态的确定和整体稳定性研究

作　者: 曾天宝
导　师: 李传习；董创文
学　校: 长沙理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 混合梁斜拉桥合理状态稳定分析几何非线性
分类号: U448.27
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 101次
引　用: 3次
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内容摘要

混合梁斜拉桥以其独特的优势,已成为大跨度斜拉桥的主要发展趋势之一。随着跨径的增大,为保证桥梁结构建造过程中的受力安全和建成后的内力和线形满足设计要求,对混合梁斜拉桥合理状态的确定和整体稳定性进行研究是很有意义的。大跨度混合梁斜拉桥合理状态的确定主要分两部分:合理成桥状态的确定和合理施工状态的确定。本文以九江长江大桥为工程背景,以平面杆系有限元程序FBR_CAL_SUO和SUS_CAL_SUO为计算软件,采用恒载平衡法、应力平衡法和最小二乘法相结合的综合法,并以控制结构在正常使用荷载作用下主梁的上、下缘的最大、最小应力为主要目标,以调整索力为主要手段,综合考虑恒载、活载、预应力及配重荷载等因素的影响,采用基于正装计算的优化法确定合理成桥状态。以这种方法确定的合理成桥状态与设计数据相比较,比较结果表明这种方法的结果是准确、可靠的。合理成桥状态确定后,采用“基于前进分析的两步到位法”确定大跨度混合梁斜拉桥的合理施工状态,保证施工过程中结构的受力安全和成桥阶段的合理成桥状态,计算结果证明了“两步到位法”的有效性和简捷性,同时也将为工程施工提供了计算依据。稳定性是大跨度桥梁要须考虑的主要问题之一,而大跨度混合梁斜拉桥由于结构跨度大和不对称性,稳定问题更加突出,所以对大跨度混合梁斜拉桥的稳定研究是很有必要的。本文先对斜拉桥的第一、第二稳定问题进行了阐述,并对稳定性问题的评价指标进行了介绍,然后应用大型通用软件ANSYS对九江长江大桥的施工阶段和运营阶段的各工况进行了线性、几何非线性和双重非线性的稳定性分析,计算结果表明九江长江大桥无论是施工阶段还是成桥运营阶段,九江长江大桥的稳定系数都满足规范要求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-23
  1.1 混合梁斜拉桥概述  11-13
    1.1.1 混合梁斜拉桥的设计思路  11-12
    1.1.2 国内外混合梁斜拉桥发展状况  12-13
  1.2 问题的提出  13-14
  1.3 研究现状  14-19
    1.3.1 斜拉桥的合理成桥状态  14-16
    1.3.2 斜拉桥的合理施工状态  16-17
    1.3.3 斜拉桥整体稳定性  17-19
  1.4 本文工程背景  19-22
  1.5 本文的主要工作  22-23
第2章斜拉桥结构分析基本理论  23-35
  2.1 概述  23
  2.2 斜拉桥的静力分析  23-25
    2.2.1 斜拉桥整体分析  23-24
    2.2.2 斜拉桥局部分析  24-25
    2.2.3 其它计算问题  25
  2.3 稳定性分析  25-29
    2.3.1 第一类稳定问题  26-27
    2.3.2 第二类稳定问题  27
    2.3.3 稳定性的判断准则及评价指标  27-29
  2.4 斜拉桥的几何非线性分析  29-34
    2.4.1 斜拉索的非线性  29-30
    2.4.2 结构大位移效应  30-31
    2.4.3 梁柱效应  31-34
    2.4.4 几何非线性分析的基本方法  34
  2.5 本章小结  34-35
第3章大跨度混合梁斜拉桥合理成桥状态的确定  35-61
  3.1 概述  35
  3.2 确定合理成桥状态的综合法  35-41
    3.2.1 综合法确定合理成桥状态考虑的主要问题  35-36
    3.2.2 合理成桥状态主梁恒载弯矩的计算方法  36-40
    3.2.3 综合法确定合理成桥状态计算步骤  40-41
  3.3 九江长江大桥合理成桥状态的确定  41-59
    3.3.1 计算模型说明  41-45
    3.3.2 九江长江大桥合理成桥状态的确定  45-54
    3.3.3 计算结果与设计数据比较  54-59
  3.4 本章小结  59-61
第4章大跨度混合梁斜拉桥合理施工状态的确定  61-76
  4.1 确定合理施工状态的“两步到位法”  61-65
    4.1.1 索力形成方法简介  61-62
    4.1.2 “两步到位法”的含义  62-63
    4.1.3 二次索力优化方法  63-64
    4.1.4 “两步到位法”的步骤  64-65
    4.1.5 节段悬浇主梁的立模标高确定  65
  4.2 用“两步到位法”确定九江长桥大桥的合理施工状态  65-75
    4.2.1 施工方案  65-66
    4.2.2 结构离散图  66-67
    4.2.3 九江长江大桥合理施工状态的确定  67-70
    4.2.4 九江长桥大桥静力计算结果  70-75
  4.3 本章小结  75-76
第5章大跨度混合梁斜拉桥整体稳定性分析  76-92
  5.1 大跨度混合梁斜拉桥整体稳定性的概述  76-77
  5.2 非线性问题的ANSYS 实现  77-79
    5.2.1 几何非线性  77
    5.2.2 材料非线性  77
    5.2.3 非线性问题的求解方法  77-79
  5.3 屈曲分析理论  79
  5.4 九江长江大桥空间稳定分析  79-84
    5.4.1 模型简化  79-80
    5.4.2 荷载的考虑  80-81
    5.4.3 非线性的考虑  81-83
    5.4.4 施工过程的模拟  83-84
  5.5 稳定分析在ANSYS 中的具体实现  84-86
    5.5.1 线性稳定分析  84-85
    5.5.2 非线性稳定分析  85-86
  5.6 九江长江大桥稳定计算结果及分析  86-91
    5.6.1 施工阶段的稳全系数  86-90
    5.6.2 成桥运营阶段的稳定分析  90-91
    5.6.3 结果分析及讨论  91
  5.7 本章小结  91-92
结论与展望  92-94
参考文献  94-98
致谢  98-99
附录 A  99

大跨度混合梁斜拉桥合理状态的确定和整体稳定性研究

内容摘要

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