无背索波形钢腹板部分斜拉桥静力特性分析及结构参数敏感性研究

摘要

无背索波形钢腹板部分斜拉桥是一种新的钢-混凝土组合桥型，在展示无背索斜拉桥优美造型的同时，充分利用混凝土抗压，波形钢腹板抗剪屈服强度高的优点，有效地将钢、混凝土两种材料结合起来，是一种经济、合理、高效的结构形式。对于无背索部分斜拉桥，国内对其静、动力力学性能、设计和施工方面有较深入的研究和分析，但对无背索波形钢腹板部分斜拉桥相关问题的探讨及应用还很少见；因此，深入研究、分析无背索波形钢腹板部分斜拉桥静力结构力学行为以及结构参数敏感性，对此类桥梁的设计、建造和推广有着重要的意义。本文通过对无背索波形钢腹板部分斜拉桥结构静力力学性能分析，并对波形钢腹板关键的结构几何参数进行敏感性分析，得到一些有价值的规律，以期指导此类桥型的设计和建造。
　　 以无背索波形钢腹板部分斜拉桥——溱水路大桥为依托工程，利用桥梁专用软件Midas/Civil建立仿真分析模型，对原设计进行施工阶段及运营状态下的全过程结构验算，并确定关键的结构几何参数，通过对这些参数进行敏感性分析来对该类桥型进行较为系统的研究。本文主要工作如下：
　　 1．建立溱水路大桥的空间有限元模型，考虑施工过程及运营阶段的荷载工况组合，进行全过程静力力学性能仿真分析，对大桥的设计进行结构检算；
　　 2．调整有限元模型中波形钢腹板的几何参数，研究这些参数变化对结构力学性能的影响，得到相关规律和结论；
　　 3．结合溱水路斜拉桥有限元模型，对波形钢腹板整体屈曲、局部屈曲以及合成屈曲问题进行初步研究和分析。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 无背索部分斜拉桥及波形钢腹板箱梁桥的发展概述

1.1.1 无背索部分斜拉桥的发展概述

1.1.2 波形钢腹板箱梁桥的发展概述

1.2 无背索波形钢腹板部分斜拉桥的结构特点

1.2.1 普通斜拉桥的结构特点

1.2.2 部分斜拉桥的结构特点

1.2.3 斜塔有背索斜拉桥的结构特点

1.2.4 斜塔无背索部分斜拉桥的结构特点

1.2.5 无背索波形钢腹板部分斜拉桥的结构特点

1.3 无背索部分斜拉桥及波形钢腹板箱梁桥研究现状

1.3.1 无背索部分斜拉桥研究现状

1.3.2 波形钢腹板箱梁桥研究现状

1.4 本文研究主要内容及技术路线

2 无背索波形钢腹板部分斜拉桥有限元计算模型研究

2.1 依托工程-新密溱水路斜拉桥简介

2.2 有限元计算模型的建立

2.2.1 波形钢腹板的等效计算

2.2.2 有限元模型的建立

2.2.3 分析工况

2.3 本章小结

3 无背索波形钢腹板部分斜拉桥静力力学性能分析

3.1 施工过程分析

3.2 运营阶段分析

3.3 本章小结

4 无背索波形钢腹板部分斜拉桥几何参数敏感性分析

4.1 敏感性分析概述

4.2 波形钢腹板的几何参数分析

4.2.1 波形钢腹板构造的概述

4.2.2 腹板厚度t对结构敏感性分析

4.2.3 腹板波高hr对结构敏感性分析

4.2.4 腹板水平面板长度a对结构敏感性分析

4.2.5 腹板斜向面板投影长度b对结构敏感性分析

4.3 本章小结

5 波形钢腹板屈曲问题的初步研究和分析

5.1 波形钢腹板屈曲问题的概述

5.2 波形钢腹板屈曲问题的研究分析

5.2.1 波形钢腹板局部屈曲分析

5.2.2 波形钢腹板整体屈曲分析

5.2.3 波形钢腹板合成屈曲分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 有待进一步研究的问题

参考文献

致谢