西堠门大桥施工阶段静风稳定性分析及主梁临时连接件强度分析

摘要

目前，桥梁风工程界对大跨径桥梁的空气静力稳定性的研究还比较不充分，但是，根据国内外风洞模型试验成果，在强静风荷载作用下，大跨径桥梁静力失稳的临界风速可能低于动力失稳的临界风速。因此，有必要对大跨径桥梁的静风稳定性进行研究。 本文以西堠门大桥为工程背景，利用大型通用有限元ANSYS软件和现有的文献资料对该大桥施工状态的抗风稳定性进行分析。悬索桥施工阶段相邻梁段间采用临时铰接，结构刚度随着结构体系的变化而变化，因此几何非线性的影响不可忽略。论文从有限位移理论及非线性理论的有限元法出发，对悬索桥各施工阶段进行有限元模拟分析，并根据等效刚度的方法对加劲梁进行了刚度折减，考虑了静风荷载的非线性，然后运用增量和迭代相结合的计算方法，对悬索桥加劲梁吊装期间的结构静风效应进行几何非线性分析，研究了静力失稳临界风速和结构静风侧向响应随梁段吊装完成率和风速初始攻角的变化规律，为施工期间静力抗风设计提供理论依据。最后，本文在考虑塑性变形的基础上，分析了梁段临时连接件的强度。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1引言

1.2空气静力稳定性理论的发展回顾

1.3本文的主要内容

1.4本文的特色内容

第2章 悬索桥几何非线性计算理论

2.1引言

2.2悬索桥的受力特点

2.3悬索桥的静力分析理论

2.4几何非线性分析的有限元方法

2.4.1变形体的运动描述

2.4.2总体拉格朗日列式法(T.L列式)

2.4.3更新的拉格朗曰列式法(U.L列式)

2.5非线性方程的求解

2.5.1荷载增量法

2.5.2迭代法

2.5.3混合法

2.5.4带动坐标的混合法

2.6N-R法在ANSYS中的实现

2.7本章小结

第3章 西堠门大桥施工阶段的静力分析

3.1引言

3.2西堠门悬索桥的空缆线形

3.2.1计算方法

3.2.2分析实例

3.3悬索桥的成桥理想状态

3.3.1计算方法

3.3.2分析实例

3.4施工阶段加劲梁等效刚度的计算

3.4.1加劲梁的临时连接

3.4.2等效刚度的计算方法

3.4.3图3-13模型的约束扭转分析

3.5本章小结

第4章 桥梁结构的静风稳定性分析理论

4.1引言

4.2静风对桥梁结构的作用力

4.3静风稳定性分析的线性方法

4.3.1横向屈曲

4.3.2扭转发散

4.3.3线性有限元法

4.4非线性静风稳定分析方法

4.5静力三分力系数的测量

4.6分析实例

4.6.1非线性有限元法

4.6.2线性方法

4.6.3计算方法比较

4.7静风失稳机理研究

4.8本章小结

第5章 西堠门大桥的静风稳定性计算

5.1引言

5.2非线性静风失稳计算

5.3静风失稳的线性计算

5.4本章小结

第6章 临时连接件的强度分析

6.1引言

6.2临时连接件的强度分析

6.3本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文