阆中嘉陵江四桥水滴形索塔空间应力分析

摘要

本文以在建的四川阆中嘉陵江四桥主桥——水滴形索塔斜拉桥为工程背景，依托工程背景墩梁固结，且下塔柱采用曲线设计，结构形式异常复杂，并且应力和变形分布具有显著的空间性。本文在平面分析的基础上，建立索塔的空间实体有限元模型，对水滴形索塔施工的全过程进行了系统的分析，为索塔结构施工控制提供参考数据。针对索塔的成桥状态，分析了下塔柱和塔梁固结区空间应力分布规律以及主要考虑风荷载、温度荷载、混凝土收缩徐变等效应，分析索塔结构的受力与变形趋势。本文主要研究内容有:
　　①在详细深入阅读文献资料基础上，论述了现代斜拉桥的发展以及斜拉桥索塔的结构形式及其受力特点，介绍了斜拉桥分析基本理论和有限元分析模拟方法。
　　②采用MIDAS/CIVIL桥梁计算软件，按照阆中斜拉桥的施工顺序对全桥进行了正装迭代计算，得出了静力结构受力情况以及位移状况，同时得到了在最大悬臂阶段和成桥阶段拉索索力、0＃块（下横梁）、索塔关键（塔顶，塔底）位置位移和内力状态。
　　③采用MIDAS/FEA桥梁计算软件，建立阆中斜拉桥水滴形索塔空间实体模型，并考虑索塔施工全过程，对索塔进行了系统的分析。在此基础上，进一步分析了下塔柱和塔梁固结区成桥阶段空间应力分布规律。
　　④针对索塔的成桥状态，对索塔进行相应作用组合下的计算分析。主要考虑风荷载作用分析、温度荷载作用分析、索塔在施工阶段和成桥阶段的静力稳定性分析，索塔混凝土收缩徐变时间效应分析等工况下的空间应力分析，以供该桥施工控制工作提供参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 现代斜拉桥的发展概述

1．2．1 早期稀索体系发展为密索，柔梁体系

1．2．2 主梁的轻柔化和大跨径斜拉桥

1．2．3 新颖独特的异形斜拉桥

1．3 现代斜拉桥的索塔结构形式及其受力特点

1．3．1 常见的索塔结构形式

1．3．2 常见索塔的结构受力特点

1．3．3 索塔结构的组成与截面形式

1．4 异形独塔斜拉桥的发展及其国内外研究现状

1．4．1 国外异形独塔斜拉桥的发展

1．4．2 国内异形独塔斜拉桥的发展

1．4．3 异形独塔斜拉桥的研究现状

1．5 本文主要研究内容

第二章 斜拉桥结构分析理论及有限元模拟方法

2．1 斜拉桥分析内容

2．1．1 静力分析

2．1．2 稳定分析

2．1．3 动力分析

2．2 斜拉桥基本分析方法

2．2．1 平面分析

2．2．2 空间分析

2．2．3 几何非线性分析

2．2．4 其他计算问题

2．3 斜拉桥空间分析的必要性及有限元分析方法

2．4 空间有限元分析采用软件(Midas／FEA)简介

2．5 本章小结

第三章 水滴形索塔斜拉桥整体结构静力分析

3．1 工程背景概述

3．2 阆中嘉陵江四桥主桥有限元模型的建立

3．2．1 主要材料及计算参数

3．2．2 计算模型的模拟

3．2．3 计算施工工况的划分

3．3 关键阶段索力及索塔受力

3．4 本章小结

第四章 水滴形索塔结构空间应力分析

4．1 阆中嘉陵江四桥索塔构造特点

4．2 索塔模型的建立

4．3 索塔水平临时撑(拉)杆的施工计算及确定

4．3．1 临时撑(拉)杆位置确定的原则和方法

4．3．2 水平临时撑(拉)杆主动力的确定方法

4．4 索塔施工阶段应力计算分析

4．4．1 下塔柱空间应力分析

4．4．2 下横梁空间应力分析

4．4．3 中塔柱空间应力分析

4．5 索塔成桥阶段应力计算分析

4．5．1 成桥阶段计算工况

4．5．2 下塔柱应力分析

4．5．3 塔梁固结区(下横梁)应力分析

4．6 本章小结

第五章 水滴形索塔结构分析

5．1 风荷载分析

5．2 温度影响分析

5．2．1 整体温差影响分析

5．2．2 温度梯度影响分析

5．3 收缩徐变对索塔结构的影响分析

5．3．1 混凝土收缩徐变机理及影响因素

5．3．2 时间历程对索塔的影响

5．3．3 加载龄期对索塔的影响

5．4 索塔稳定性分析

5．4．1 裸塔状态下索塔的稳定性分析

5．4．2 最大悬臂状态下索塔的稳定性分析

5．4．3 成桥阶段索塔的稳定性分析

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文主要结论

6．2 进一步研究方向

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果