考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥力学性能与参数分析

摘要

目前，自锚式悬索桥因其地形适应性强、造型美观等诸多优点而在国内外受到越来越多的重视。虽然自锚式悬索桥在近年来的发展相当迅速，但从其固有的结构组成特点及其相对短暂的发展历程来看，还存在很多问题需要作进一步的研究与分析探讨。
　　本文针对目前自锚式悬索桥设计与施工计算时忽略主缆抗弯刚度的现状，以已建成的郑州桃花峪黄河大桥为主要工程背景，结合理论分析和有限元软件，通过选取合理的单元类型及其参数，进行考虑与不考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥力学行为与参数分析。本文主要研究内容有：
　　（1）基于现有理论，利用有限元软件Midas Civil对背景工程进行成桥状态以及设计运营状态下的静力计算；
　　（2）在定性分析考虑主缆抗弯刚度前后主缆、吊索、加劲梁、主塔等关键构件受力与变形特点的基础上，探讨不同简化假定条件下主缆受力与变形计算公式；借助有限元软件建立考虑主缆抗弯刚度的全桥有限元整体模型，分析比较考虑与不考虑抗弯刚度的自锚式悬索桥成桥及运营状态的力学特性；
　　（3）通过倒退分析，建立考虑主缆抗弯刚度的梁单元模拟主缆条件下自锚式悬索桥的典型施工状态——空缆状态下主缆构件的纵向与竖向线形及无应力尺寸，并与索单元模拟主缆条件下的相应线形及无应力尺寸进行分析对比；
　　（4）作不同参数组合条件下的受力分析对比，重点针对主缆抗弯特性值的不同大小进行计算分析，得到不同主缆抗弯特性值的条件下，关键构件的受力特性，并根据数值计算结果归纳总结其一般规律；
　　（5）分析总结前述结论，并就目前的不足之处指出在今后的工作中需要着重加强的部分。

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第一章 绪 论

1.1选题背景与研究意义

1.2自锚式悬索桥发展概况

1.3自锚式悬索桥结构构造形式和受力特点

1.4自锚式悬索桥力学特性研究现状

1.5 本文的研究路线与主要研究内容

第二章 基于经典理论的自锚式悬索桥静力性能分析

2.1自锚式悬索桥力学特性计算分析基本理论

2.2大跨度悬索桥的几何非线性有限元分析理论

2.3自锚式悬索桥成桥状态计算的机理及有限元模型的建立

2.4大跨度悬索桥结构成桥阶段与运营期静力特性分析

2.5本章小结

第三章 考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥力学性能分析

3.1考虑主缆抗弯刚度的必要性

3.2考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥基本计算理论

3.3考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥有限元模型成桥阶段分析

3.4考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥运营状态分析

3.5本章小结

第四章 考虑主缆抗弯刚度的自锚式悬索桥空缆工况力学特性与参数分析

4.1引言

4.2考虑主缆抗弯刚度的施工阶段分析

4.3考虑主缆抗弯刚度的悬索桥有限元模型参数分析

4.4本章小结

结论与展望

结论

不足之处与展望

参考文献

致谢

附录