地锚式预应力混凝土独斜塔斜拉桥安全性能研究

摘要

地锚式预应力混凝土独斜塔斜拉桥是近年来逐渐发展起来的一种新型的组合体系斜拉桥。地锚式独斜塔斜拉桥其倾斜的塔身可以平衡主梁的一部分自重，使结构的受力更加合理，而且斜塔可以达到更好的景观效果。然而，这种类型的桥梁施工过程的稳定性较差，结构体系新颖，受力复杂，关于该类桥梁安全性能研究的文献相对较少，桥梁工作者急需了解地锚式独斜塔斜拉桥的受力特性和安全性能，因此，对该类桥梁的安全性能进行分析和研究是非常有必要的。
　　本文以某地锚式预应力混凝土独斜塔斜拉桥为工程背景，通过查阅大量相关文献，对斜拉桥安全性能理论和分析方法进行了归纳和总结，采用ANAYS有限元软件建立了该斜拉桥的实体单元模型和梁单元模型，对该斜拉桥进行数值模拟分析。本文选取最大悬臂阶段和桥面二期铺装阶段作为典型的施工阶段，考虑非线性因素的影响对典型施工阶段的稳定性和极限承载力进行分析。论文研究了斜拉桥在运营阶段设计荷载作用下的受力特性，并计算了不同工况作用下斜拉桥的极限承载力，分析中考虑了汽车中载和汽车偏载的影响，得出斜拉桥的不同工况作用下的安全系数和及其破坏形式。论文选取拉索断裂、斜塔倾角、横梁间距和结构体系作为影响因素，分析不同参数对斜拉桥极限承载力的影响。
　　研究表明：斜拉桥在施工阶段的稳定安全系数较大，安全性能良好。运营阶段在设计荷载作用下，结构的受力状态合理。考虑汽车荷载不同的布载方式，该桥在达到极限承载力时具有较大的安全系数，斜拉桥具有较大的安全储备。背塔侧的斜拉索发生断裂对斜拉桥极限承载力的影响程度要大于主跨侧斜拉索发生断裂的情况。在原斜塔倾角基础上，斜拉桥的极限承载力随斜塔倾角的减小而减小，随斜塔倾角的增大先增大后减小。横梁间距对斜拉桥承受汽车偏载作用时的极限承载力有重要影响，对于地锚式预应力混凝土独斜塔斜拉桥，应优先选用刚构体系。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 地锚式独斜塔斜拉桥发展概况及特点

1.3 问题的提出和研究意义

1.4 极限承载力研究现状

1.5 本文的主要研究内容

第二章 斜拉桥安全性能分析理论和有限元分析模型

2.1 斜拉桥几何非线性分析理论

2.2 斜拉桥材料非线性理论及其处理方法

2.3 斜拉桥稳定性分析理论

2.4 依托工程概况

2.5 有限元模型的建立

2.6 用ANSYS进行稳定分析的方法

2.7 本章小结

第三章 地锚式独斜塔斜拉桥施工阶段安全性能分析

3.1 引言

3.2 斜拉桥施工阶段第一类稳定分析

3.3 典型工况下斜拉桥的第一类稳定分析

3.4 最大悬臂阶段斜拉桥双重非线性稳定分析

3.5 桥面铺装阶段斜拉桥双重非线性稳定分析

3.6 两类稳定安全系数的比较

3.7 本章小结

第四章 地锚式独斜塔斜拉桥运营阶段安全性能分析

4.1 斜拉桥成桥初始状态的确定

4.2 荷载工况及布载方式

4.3 设计荷载作用下受力特性分析

4.4 运营阶段极限承载力分析

4.5 不同布载方式结果对比

4.6 本章小结

第五章 地锚式独斜塔斜拉桥极限承载力影响因素分析

5.1 引言

5.2 断索对斜拉桥极限承载力的影响

5.3 斜塔倾角变化对斜拉桥极限承载力的影响

5.4 横梁间距对斜拉桥极限承载力的影响

5.5 结构体系对斜拉桥极限承载力的影响

5.6 本章小结

结论与建议

结论

建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果