大跨径斜拉桥计算分析

摘要

斜拉桥是一种由斜拉索、主梁、桥塔三种基本承载结构构成的组合式桥梁，属于空间受力特性复杂的超静定结构。为了使斜拉桥在施工过程以及运营阶段应力和变形均处于合理的范围内，须对斜拉桥建立一个合理的分析模型，从而计算分析出在每个施工阶段和成桥运营状态的受力与变形，总结出变化规律，以便施工控制。
　　本文以水阳江大桥主桥为实际工程背景，从设计方案比选、合理成桥索力、施工及运营期状态安全进行了分析，通过空间有限元软件Midas/Civil计算分析了水阳江大桥主桥的施工及运营期的受力与变形状况，通过调整斜拉索的索力、主梁预应力使得主梁的应力和变形均处于合理的范围内，得到合理的成桥状态。
　　斜拉桥施工模拟计算的关键是确定斜拉桥的合理成桥状态，通过对桥梁的主梁、桥塔及斜拉索单元进行模拟，较为精确地模拟出每个施工阶段的受力状态，得到各个工况下的斜拉索内力、主梁内力、应力和挠度，说明结构参数选择合理。最后对结构参数进行敏感性分析，讨论结构参数误差对成桥状态的影响，对设计、施工和监控具有一定的指导意义。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 斜拉桥的发展和结构特点

1．1．1 斜拉桥的基本概念及发展

1．1．2 斜拉桥的结构特征

1．1．3 混凝土斜拉桥的发展

1．2 斜拉桥计算分析的研究现状

1．2．1 斜拉桥计算分析的特点

1．2．2 斜拉桥成桥状态的确定

1．2．3 斜拉桥确定合理成桥索力的方法

1．2．4 斜拉桥合理施工状态的确定

1．3 混凝土斜拉桥设计研究现状

1．4 本课题的主要研究内容

第2章 斜拉桥的结构设计及结构分析

2．1 概述

2．2 方案比选

2．3 斜拉桥的设计理念

2．2．1 恒载平衡法初拟索力

2．2．2 可行域法调整索力

2．2．3 常规斜拉桥静力设计过程

2．3 混凝土斜拉桥的设计理论框架

2．4 有限元方法简介

2．4．1 有限元法的基本原理

2．4．2 桥梁结构的有限元分析

2．4．3 斜拉桥仿真模型建立方式

2．5 斜拉桥的静力计算

2．5．1 混凝土斜拉桥静力计算的内容

2．5．2 几何非线性影响

2．5．3 斜拉桥的温度内力计算

2．5．4 混凝土收缩徐变的影响

2．6 斜拉桥的施工计算

2．7 小结

第3章 斜拉桥合理成桥状态的确定

3．1 斜拉桥合理成桥状态的确定

3．1．1 引言

3．1．2 索力优化的概念

3．1．3 最小弯曲应变能法确定成桥索力的方法介绍

3．2 斜拉桥设计成果

3．2．1 总体布置

3．2．2 构造设计要点

3．3 斜拉桥全桥有限元模型的建立

3．3．1 建模的基本方法

3．3．2 混凝土收缩、徐变和预应力的模拟

3．4 合理成桥索力计算结果

3．4．1 确定合理成桥状态

3．4．2 成桥恒载状态的结构应力和变形

3．5 小结

第4章 斜拉桥施工过程计算分析

4．1 斜拉桥施工过程计算内容

4．2 斜拉桥正装分析

4．2．2 施工阶段的划分及正装过程的模拟

4．3 初拉力确定

4．3．1 概述

4．3．2 经验正装法确定施工索力的方法介绍

4．3．3 施工初始索力结果

4．4 施工过程主粱的计算分析

4．4．1 主梁的变形分析

4．4．2 主梁的应力

4．4．3 施工阶段的索力变化

4．5 施工过程桥塔的计算分析

4．5．1 桥塔的变形

4．5．2 桥塔的应力

4．6 施工过程结构参数敏感性分析

4．7 小结

第5章 斜拉桥持久状况正常使用极限状态计算

5．1 主要计算参数和荷载作用

5．1．2 荷载作用取值

5．2 验算内容

5．3 主梁使用阶段截面抗裂验算

5．3．1 正截面抗裂验算

5．3．2 斜截面抗裂验算

5．4 活载作用下主梁挠度验算

5．5 运营状态斜拉索安全系数验算

5．6 持久状况主梁应力验算

5．6．1 正截面混凝土压应力验算

5．6．2 斜截面混凝土主压应力验算

5．7 小结

第6章 结论和展望

6．1 结论

6．2 问题及展望

参考文献