1500m跨径斜拉桥概念设计

摘要

国内外多位学者对超大跨度斜拉桥的研究成果表明:结构的稳定与极限风荷载作用下的结构强度是控制结构设计的关键因素。因此，本文试图通过建立各构件所对应极限荷载工况下响应的近似计算公式，来指导全桥结构的初步设计。在此之前，可以根据设计资料与和技术标准确定结构的大体布置，将全桥结构设计的待定参数定为:主梁高度、主梁板厚、桥塔高度、塔底截面顺桥向尺寸。
　　本文建立的公式主要包括:1）将钢箱梁板厚理想化为连续线性分布，加劲肋等效为相应厚度的板，推导了主梁截面特性的简化计算公式;2）将拉索理想化为连续分布的纤维，拉索面积以恒载和活载效应作为控制工况按规定的容许应力进行选择;3)将拉索横向风荷载简化为线性分布荷载，进而基于线性叠加理论推导了刚度一次线性变化的连续梁在一次线性分布荷载下支点负弯矩的表达式，用于求解主梁在横向极限风荷载作用下的应力;4）借鉴前人运用能量法对斜拉桥进行考虑拉索回复力的面外稳定分析，假设主梁面外失稳曲线为高次函数，对其弹性稳定系数进行近似计算;5)借鉴基于弹性地基梁假设的斜拉桥面内稳定实用计算方法，建立主梁面内弹性稳定系数的表达式;6）直接利用前人对于变截面高墩的能量法近似计算公式对桥塔面内稳定进行分析;7）估算结构在极限纵向风效应下的荷载，建立塔底拉、压应力的近似公式。
　　根据建立的近似计算公式，运用matlab将结构响应与尺寸变量的关系在三维空间图形可视化，进而投影到尺寸变量所在的二维平面形成一系列等高线族，在各构件相应控制因素的等高线围成的封闭区域里进行尺寸的选择，从而实现结构的优化设计。
　　采用桥梁专业计算软件TDV（教育版）对结构进行受力分析，包括成桥阶段的静力分析、结构自振特性的分析、断面三分力的CFD计算以及规范近似公式的抗风验算。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 斜拉桥发展概述

1．2 斜拉桥研究进展

1．2．1 斜拉桥近似计算

1．2．2 斜拉桥极限跨径

1．3 问题的提出

1．4 本文的主要工作

第2章 斜拉桥方案初拟与近似计算

2．1 结构总体设计

2．1．1 主梁

2．1．2 边中跨比

2．1．3 塔跨比

2．1．4 拉索锚固间距

2．2 桥梁总体布置及尺寸的初步确定

2．3 斜拉桥的近似计算

2．3．1 钢箱梁截面特性

2．3．2 拉索截面尺寸

2．3．3 主梁应力

2．3．4 主梁面内稳定

2．3．5 主梁面外稳定

2．3．6 桥塔稳定

2．3．7 桥塔应力

2．4 本章小结

第3章 各控制工况的单独分析与方案的确定

3．1 主梁应力

3．2 主梁面内稳定

3．3 主梁面外稳定

3．4 桥塔稳定

3．5 塔底拉应力

3．6 塔底压应力

3．7 参数的最终确定

3．8 本章小结

第4章 结构计算分析

4．1 斜拉索非线性

4．2 成桥静力分析

4．2．1 成桥状态的确定

4．2．2 活载效应

4．2．3 极限横向风效应

4．2．4 极限纵向风效应

4．2．5 满布活载+横向交通风效应

4．2．6 满布活载+纵向交通风效应

4．2．7 温度效应

4．2．8 结构弹性屈曲稳定

4．3 自振特性计算

4．4 CFD静力三分力

4．5 静风稳定分析

4．5．1 扭转发散临界风速计算

4．5．2 非线性静风稳定分析

4．6 颤振失稳临界风速计算

4．7 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献