长山大桥主桥三维仿真分析

摘要

目前在建的辽宁省大连市长海县长山大桥为国内寒冷地区第一座跨海矮塔斜拉桥，本文将以此桥为背景，利用大型通用有限元软件ANSYS进行分析研究。
　　 论文首先总结了矮塔斜拉桥国内外发展与研究现状以及桥梁仿真技术及发展，依据长山大桥施工图设计，采用实体单元建立空间有限元模型。三维有限元分析过程十分复杂，作者克服了很多建模中的困难，给出了采用三维实体单元建立钢筋混凝土结构的具体方法，对采用实体映射六面体划分的注意事项以及对桥梁各构件的模拟和连接条件等给予了重点阐述。
　　 本文对长山大桥主要施工阶段与成桥运营阶段进行静、动力分析。计算并分析了成桥运营阶段活载、风荷载、地基基础沉降、体系整体升温与整体降温等单独工况作用及各种工况组合作用下桥梁及各构件的响应。通过对施工过程与成桥运营阶段的主梁、索塔、斜拉索等受力构件的变形与应力分析，对该桥的刚度与强度作出评价。
　　 本文还计算分析了桥梁主要施工阶段及成桥阶段桥梁的自振周期及振动特性，对桥梁的刚度及薄弱部位进行分析。
　　 依据各章节的计算与分析结果，总结归纳了长山大桥的受力特点，并与原设计部分结果进行了比较，提出若干建议。通过这项工作，表明运用大型通用有限元软件进行大跨径矮塔斜拉桥的数值模拟，可对矮塔斜拉桥静、动力性能有一个较为全面的了解，同时其研究方法与结果也可为大跨径矮塔斜拉桥施工与设计提供一定参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 矮塔斜拉桥的国内外发展状况

1．2．1 国外发展状况

1．2．2 国内发展概况

1．3 桥梁仿真技术

1．3．1 桥梁仿真方法

1．3．2 桥梁仿真发展

1．3．3 桥梁仿真软件

1．4 论文主要研究内容及意义

第2章 长山大桥有限元模型的建立

2．1 长山大桥工程背景

2．2 桥梁各类构件的模拟

2．2．1 单元类型选取

2．2．2 定义结构材料属性

2．2．3 混凝土模型建立

2．2．4 混凝土网格划分

2．2．5 预应力钢筋的建立

2．2．6 斜拉索的模拟

2．3 全桥空间有限元模型

2．4 建模及其计算的误差分析

2．5 小结

第3章 施工阶段计算与分析

3．1 长山大桥施工阶段的划分

3．2 长山大桥主要施工阶段位移计算

3．2．1 整体竖向位移

3．2．2 主梁位移

3．2．3 索塔位移

3．2．4 主墩位移

3．3 长山大桥施工阶段应力计算

3．3．1 主梁应力

3．3．2 索塔应力

3．3．3 主墩应力

3．3．4 斜拉索应力

3．4 小结

第4章 运营阶段计算与分析

4．1 工况

4．2 分项荷载作用位移计算分析

4．2．1 横桥向风荷载

4．2．2 活载

4．2．3 其它分项荷载

4．3 分项荷载作用应力计算分析

4．3．1 横桥向风荷载

4．3．2 其它分项荷载

4．4 荷载组合作用的应力计算分析

4．5 小结

第5章 结构动力特性计算与分析

5．1 自振特性分析

5．1．1 自振特性理论

5．1．2 有索最大悬臂施工阶段分析

5．1．3 最大双悬臂施工阶段分析

5．1．4 最大单悬臂施工阶段分析

5．1．5 成桥阶段分析

5．2 总结

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 进一步研究展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

研究生履历