基于梁单元的矮塔斜拉桥施工与地震计算和合龙顶推力优化研究

摘要

本文首先总结回顾了矮塔斜拉桥的国内外发展状况、结构特点和适用范围。以广东沙湾矮塔斜拉桥设计方案为工程背景，根据施工图设计，采用大型有限元计算软件MIDAS/CIVIL 2006建立基于梁单元的全桥组合有限元模型；详细计算并分析了桥梁97个施工阶段的受力和变形；考虑并分析了混凝土收缩、徐变占主要因素的时间依存效应对施工过程和成桥后期结构的影响；利用子空间迭代法计算了桥梁的自振周期和振型，并用反应谱法对该桥地震响应进行计算分析；对该桥梁的跨中合龙顶推力进行优化计算研究；最后根据各章的计算分析，得出相应的结论。由此，作者比较全面地了解矮塔斜拉桥的静力和动力性能，并掌握了运用大型有限元软件计算大跨度桥梁的方法。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2矮塔斜拉桥的国内外发展概况

1.2.1国外发展概况

1.2.2国内发展概况

1.3矮塔斜拉桥的特点和适用范围

1.4本文主要工作

第2章基于梁单元的组合有限元模型的建立

2.1沙湾大桥工程概况

2.1.1主桥设计概况

2.1.2技术标准

2.2桥梁构件的模拟和参数的确定

2.2.1主梁的模拟

2.2.2斜拉索的模拟

2.2.3桥塔和桥墩的模拟

2.2.4基础的模拟

2.2.5边界条件的模拟

2.2.6预应力的模拟

2.2.7收缩、徐变和强度增长的模拟

2.2.8模型中材料参数的确定

2.3全桥空间组合有限元模型的建立

2.4小结

第3章施工阶段计算分析

3.1引言

3.2计算说明

3.3施工阶段计算分析

3.3.1施工阶段划分

3.3.2施工阶段主梁计算分析

3.3.3施工阶段桥塔的计算分析

3.3.4施工阶段主墩的计算分析

3.3.5施工阶段索力的计算分析

3.4施工过程中时间依存效应的影响分析

3.4.1时间依存效应

3.4.2施工过程中时间依存效应对主梁的影响

3.4.3施工过程中时间依存效应对桥塔的影响

3.4.4施工过程中时间依存效应对主墩的影响

3.4.5施工过程中时间依存效应对斜拉索的影响

3.5成桥后期时间依存效应的影响分析

3.5.1成桥后期时间依存效应对主梁的影响

3.5.2成桥后期时间依存效应对桥塔的影响

3.5.3成桥后期时间依存效应对主墩的影响

3.5.4成桥后期时间依存效应对斜拉索应力的影响

3.5.5成桥后期主梁次内力分析

3.5.6成桥后期桥塔次内力分析

3.5.7成桥后期主墩次内力分析

3.6小结

第4章自振特性和地震反应谱响应计算分析

4.1引言

4.2自振特性分析

4.3地震反应谱响应分析

4.3.1概述

4.3.2振型组合方法

4.3.3输入地震动

4.3.4反应谱振型分析

4.3.5反应谱应力计算及组合分析

4.4小结

第5章合龙顶推力优化研究

5.1引言

5.2合龙顶推力的初步确定

5.3不同顶推力作用时不利工况下墩顶纵向位移的计算分析

5.4不同顶推力作用时结构最不利内力的计算分析

5.5不同顶推力作用时结构最不利应力的计算分析

5.6小结

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目