西固黄河大桥施工全过程有限元分析

摘要

结合梁斜拉桥具有施工快捷、跨越能力较大和较为经济等优势，在中国近年来得到了广泛的应用，可以说，结合梁斜拉桥是大跨桥梁中较为具有竞争力的桥型之一。由于结合梁斜拉桥也是一种高次超静定的复杂结构，再加上独特的悬臂拼装施工工艺，施工中斜拉索索力的调整，施工拼装的线性控制、结构自重和施工外加荷载与设计值的偏差等因素，都会对最终成桥状态的线形与应力分布产生较大的影响。由于主梁框架、横梁、混凝土桥面板等构件是事先在预制场预制好的，然后现场进行悬臂拼装，用高强螺栓进行连接，因此，严格把关施工控制成为了结合梁斜拉桥施工的关键。本文基于西固黄河大桥拟建工程项目，探讨了结合梁斜拉桥施工全过程中的静力性能做了一些研究。
　　查阅相关文献，了解了结合梁斜拉桥的起源、发展与分类，还简单介绍了钢混结合梁的特点、分类及结合梁斜拉桥的国内外的发展现状。斜拉桥是高次超静定结构，施工阶段受力相对较复杂，从而对斜拉桥的施工阶段受力特点和规律进行了总结。详细地叙述了有限元方程的数值解法和施工过程分析方法。
　　以兰州西固黄河大桥拟建工程项目为背景，根据斜拉桥结构设计原理、施工阶段受力特点及其悬臂拼装施工工艺，借助Midas Civil2012通用有限元桥梁软件，分别建立西固黄河大桥施工全过程有限元双主梁模型和简化模型，运用正装分析法确定了合理的成桥状态，对其关键施工阶段的主梁位移和应力做对比分析，以校核模型的准确性。
　　对该桥施工过程静力进行了系统性分析，分析得出悬臂拼装施工过程中的主塔纵向位移、主塔应力、主梁竖向位移、主梁内力、主梁应力、桥面板应力和斜拉索索力的变化。并通过分析得出各施工阶段结构位移、内力和应力的变化规律，结果表明：施工阶段中各项指标满足规范要求，结构受力安全，成桥状态下主梁、主塔和斜拉索索力均满足成桥目标的要求。另外，在正常使用阶段，进行了两种荷载基本组合，检算了该桥分别在这两种作用效应组合荷载工况下，主梁应力、主塔应力和斜拉索的安全系数满足相关规范要求，结构受力是安全的。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1斜拉桥的概述

1.2钢-混凝土组合结构概述

1.3结合梁的国内外发展现状

1.4本文研究的主要内容

2斜拉桥的施工过程受力特点及结构分析理论

2.1斜拉桥施工阶段受力特点

2.2 有限元建模方法

2.3斜拉桥施工过程分析方法

2.4本章小结

3 西固黄河大桥有限元模型

3.1工程背景

3.2 有限元模型的建立

3.3本章小结

4 西固黄河大桥施工过程静力分析

4.1确定合理成桥状态

4.2斜拉索初张力

4.3两种模型施工过程的对比

4.4施工过程分析

4.5本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果