贵州沿河乌江三桥异形索塔斜拉桥力学行为研究

摘要

随着时代的进步，传统斜拉桥已难以满足人们对工程美学的追求，各种造型独特的异形索塔斜拉桥不断涌现，但异形索塔的背后隐藏了复杂的力学行为问题。贵州沿河乌江三桥是(145+160)m的独塔斜拉桥，桥塔采用“飞鸽型”空间异型索塔，塔梁墩采用固结体系。为此，本文以该桥为工程背景，开展异形索塔斜拉桥的静、动力行为以及异形索塔的稳定性能研究。主要工作如下:　　(1)异形索塔斜拉桥索力优化。采用零位移法和正装迭代法分别对斜拉索成桥索力和施工阶段初拉力进行优化;通过对挂篮受力进行分析，对主梁悬臂浇筑过程中的斜拉索第一、二次张拉力进行优化分析。　　(2)异形索塔斜拉桥静力分析。针对索塔在施工过程与主梁固结后结构的刚度偏小、有些部位会产生较大拉应力的问题，提出使用拉杆、横撑以及剪刀撑的临时组合结构增强索塔刚度，改善索塔施工过程中的刚度和混凝土受力。　　(3)异形索塔斜拉桥索塔稳定性分析。沿河乌江三桥采用“飞鸽型”异形索塔，基于弹性理论，结合Bessel、Lommel以及Airy三种特殊函数，推导在竖向均布荷载与集中荷载联合作用下，当一端固结、一端自由和一端固结、一端弹性约束两种约束条件下的索塔弹性稳定计算公式，并用有限元法进行验证。最后针对不同的索塔线形验证理论公式的对于一般初等函数曲线索塔的适用性。　　(4)异形索塔斜拉桥动力分析。沿河乌江三桥异形索塔结构刚度变化较大的部位较多，在使用过程中桥梁自振和车辆行驶过程中对索塔和主梁的动力影响不容忽视。为此，对该桥索塔的自振特性进行分析;并针对车致振动对异形索塔斜拉桥的影响，开展异形索塔与主梁的内力、位移的动力响应研究。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景

1．2独塔斜拉桥的发展概况及结构特点

1．3斜拉桥力学行为研究现状

1．3．1静力分析

1．3．2动力分析

1．3．3稳定性分析

1．4．1论文研究的实际意义

1．5工程背景

1．5．1设计参数标准

1．5．2工程施工方法

1．6论文研究的主要内容与研究方法

第二章斜拉桥的基本分析理论及有限元建模

2．1斜拉桥分析理论

2．1．1斜拉桥的结构静力分析

2．1．2斜拉桥的动力性能分析

2．1．3斜拉桥的稳定分析

2．2．1斜拉桥索力优化理论

2．2．2斜拉桥MIDAS／Civil有限元模型的建立

2．2．3异形索塔斜拉桥实体有限元模型

2．2．4异形索塔斜拉桥索力优化

2．3异形索塔斜拉桥静力分析

2．3．1施工阶段静力分析

2．3．2施工阶段优化

2．4本章小结

第三章异形索塔斜拉桥桥塔稳定性分析

3．1．1下端固结上端自由曲杆稳定性分析

3．1．2下端固结上端弹性约束曲杆的稳定分析

3．2集中力与分布荷载联合作用下曲杆稳定性分析

3．2．1曲杆在集中力作用的稳定分析

3．2．2曲杆在集中力与分布荷载共同作用下的稳定分析

3．3曲杆的稳定性算例验证

3．4不同形状下曲杆的稳定性对比分析

3．4．1曲杆线形为正弦函数的稳定性分析

3．4．2曲杆线形为指数函数的稳定性分析

3．5本章小结

第四章异形索塔斜拉桥动力特性研究

4．1．1斜拉桥自振特性

4．1．2桥梁车致振动分析方法

4．2异形索塔斜拉桥振型分析

4．3异形索塔斜拉桥在车辆荷载动力响应分析

4．3．1车速对异形索塔斜拉桥动力响应的影响

4．3．2车重对异形索塔斜拉桥动力响应的影响

4．4本章小结

第五章结论与展望

5．1本文取得的成果

5．2有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

在学期间发表论文和取得的科研成果