大跨度拱桥安装索塔体系结构分析及软件开发

摘要

当前拱桥正在向更大跨径、更大规模的方向发展，拱桥跨径发展的关键是施工问题。桥梁施工缆索架桥方法具有跨越能力大，水平和垂直运输机动灵活，不受地形和施工场地限制，施工快捷等优点。近年来，在大跨度拱桥的施工中获得较多应用。在大跨度拱桥吊装施工中，由于施工阶段结构分析不当，或控制措施不力，导致拱桥两岸拱肋变形过大，无法合拢，或成桥拱轴线与设计曲线相差较大，影响安全适用的现象时有发生。开展大跨度拱桥吊装施工阶段结构分析研究，为施工控制提供可靠依据，具有重要的理论意义和实用价值。 本文以千岛湖大桥采用无支架吊装技术时，索塔体系的结构分析为工程背景，对索塔体系进行结构分析，研究其受力性能和规律。主要做了以下工作：1.本文介绍了几何非线性有限元常用的几种分析方法的原理和特点，主要选择了CR列式法用于结构的几何非线性分析，这样可有效的减少计算量，加速收敛。对无支架安装索塔系统有限元分析中要用到的杆、梁、索单元理论进行了论述，探索出线性方程组快速求解技术，解决了有限元分析时索单元基本参数的设计方法以及索单元在索鞍处滑移及切点变化的处理方法。 2.在以上基础上，本文结合千岛湖大桥工程背景，以有限元理论为基础，并针对索塔体系的特点，在VisualForturn5.0集成开发环境下，开发无支架安装索塔系统施工控制分析程序。通过该程序对千岛湖大桥无支架安装索塔系统主索的垂度、张力、作用在塔顶的荷载、在索鞍处的切点变化、滑移等进行分析；并对试吊过程塔顶的水平位移、温度对索塔吊塔顶水平位移的影响进行分析，研究受力特性和规律，提出设计建议。 3.本文采用有限元软件ANSYS对主塔受力性能进行分析，分析包括了强度和空间稳定两方面，都满足施工要求。 通过本文研究进一步完善无支架安装索塔系统理论，为工程人员把握无支架安装索塔系统施工提供帮助，获得对工程设计具有重要参考价值的结论。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章索塔吊装系统非线性有限元方法及选择

第三章大跨桥梁施工时索塔系统索系力学分析的程序开发

第四章千岛湖大桥安装索塔系统索系施工阶段分析

第五章千岛湖大桥主塔有限元分析

第六章结论与展望

参考文献

在攻读学位期间发表的论文

致谢