斜拉桥索塔井字型预应力锚固区空间应力分析

摘要

索塔拉索锚固区是斜拉桥中的关键部位，也是斜拉桥设计和施工的难点和关键。斜拉桥索塔锚固区节段受力性能分析的探讨一直以来受到桥梁界的瞩目。斜拉桥拉索的外荷载效应通过索塔锚固区将集中力安全、均匀地传递到塔柱中，拉索的局部集中力、预应力筋的锚固力以及孔洞削弱等因素影响使该区域受力状态十分复杂。为了解决这一问题，通常通过模型试验来对其进行研究，而且在进行试验之前还要对其进行有限元分析，有限元分析的结果可以用于指导试验，同时有限元分析可以变化参数进行参数研究，以弥补试验的不足。对于混凝土索塔而言采用U形以及井字形预应力以克服塔内产生的拉应力，国内大量学者前者研究较多而对后者研究较少，本文依托于重庆市观江津音岩长江大桥，在介绍相关理论的基础上，进行了两种井字形预应力体系的分析比较、实桥锚固区和试验模型的有限元分析，为足尺寸模型试验提供了理论指导。 通过本论文的分析结果，得出了一些有价值的规律，为今后类似锚固区的设计提供一定的参考价值。

目录

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声明

第一章绪论

1.1斜拉桥发展概况

1.1.1斜拉桥的发展历史

1.1.2中国斜拉桥的发展情况

1.2斜拉桥的分类

1.3斜拉桥索塔锚固区节段现状

1.3.1斜拉桥的索塔结构

1.3.2斜拉桥索塔锚固区构造

1.3.3索塔锚固区节段受力分析的现状

1.4本文研究的工程背景及现实意义

1.5本文研究的主要内容及取得的成果

第二章相关理论介绍

2.1混泥土有限元分析相关理论

2.1.1混凝土材料的本构关系

2.1.2混凝土的破坏准则

2.1.3混凝土的破坏模型

2.2预应力混凝土结构中的预应力筋束的处理

2.2.1预应力混凝土的基本概念

2.2.2预应力的具体处理办法

2.3关于复杂体的网格划分方法

2.3.1自由网格划分

2.3.2映射网格划分

2.3.3拖拉、扫略网格划分

2.3.4混合网格划分

2.3.5利用自由度藕合和约束方程

2.3.6利用子区模型等其它手段

2.4小结

第三章两种井字形预应力体系布置的分析比较

3.1概述

3.2两种井字形预应力筋布置分析比较

3.2.1离散结构示意图及边界条件

3.2.2荷载组合

3.2.3计算结果

3.3小结

第四章实桥索塔锚固区有限元分析

4.1概述

4.2工程概况

4.3实桥J17节段平面框架结构有限元分析

4.3.3结构离散示意图以及边界条件

4.3.4荷载组合

4.3.5计算结果

4.4计算结果分析

4.5实桥空间有限元分析

4.5.1实桥空间有限元模型

4.5.2索力、预应力以及边界条件处理

4.5.3计算结果

4.5.3计算结果分析

4.6小结

第五章试验模型节段空间有限元计算

5.1概述

5.2试验模型设计

5.3试验模型平面框架有限元分析

5.3.1离散结构示意图及边界条件

5.3.2试验模型节段框架内力计算结果

5.3.3试验模型与实桥J17节段分析结果比较

5.4试验模型有限元计算分析

5.4.1试验模型空间分析有限元模型

5.4.2索力、预应力以及边界条件处理

5.4.3计算工况

5.4.4空间有限元计算结果

5.4.5计算结果分析

5.4.6试验状态与实桥状态的计算结果对比

5.5小结

第六章结论与建议

致谢

参考文献

攻读学位期间发表论文及参加的主要科研情况