大跨度钢混叠合梁斜拉桥合理成桥状态研究

摘要

大跨度钢混叠合梁斜拉桥属于高阶超静定柔性结构体系，其结构状态受多重因素的影响，探究结构成桥状态的合理性是个庞大且复杂的问题。目前，对该类桥梁合理成桥状态的研究并不够全面，结构的合理成桥状态仍值得探讨，桥梁合理成桥状态的研究可分为状态的分析和状态的控制。本文以某大跨度高速铁路叠合梁斜拉桥为工程背景，从结构状态分析的角度入手，围绕大跨度钢混叠合梁斜拉桥合理成桥状态展开研究，主要进行了如下工作：　　(1)通过对叠合梁斜拉桥的成桥状态理论总结，对桥梁结构状态的理论进行了拓展，对斜拉桥的索力优化方法进行了阐述，分析明确了斜拉桥成桥状态的主要影响因素，建立了斜拉桥的成桥状态指标体系；　　(2)介绍了适用于斜拉桥计算分析的有限元法，就大跨度斜拉桥的几何非线性理论进行了分析和总结；并分析了拉索垂度效应对斜拉桥结构状态的影响，分析得出：400m跨径的叠合梁斜拉桥，拉索垂度效应对结构成桥状态的影响较小(利用Ernst对拉索弹模进行修正，最大弹模折减量在3.3%左右)，在对结构进行计算分析时可依据研究需求适当考虑垂度效应对结构状态的影响；　　(3)讨论了静力状态下叠合梁斜拉桥的合理成桥状态，通过对某400m跨径钢混叠合梁斜拉桥状态的静力分析，对桥梁的设计方案和结构基本静力状态下的合理性进行了讨论，分析表明：结构在基本静力状态下满足塔直、梁平、索均、墩压的要求，结构满足安全性和适用性需求，桥梁成桥状态合理，为合理成桥状态的控制打下了基础。　　(4)在基本静力状态分析的基础上，对400m跨径叠合梁斜拉桥进行了参数分析，重点考察了桥面挠度差、拉索索力差、桥塔纵向偏位等指标。分析表明：主梁自重、拉索张拉力对桥梁成桥状态的影响最大；索梁温差和收缩徐变对桥梁成桥状态的影响较大；结构各构件的刚度对桥梁结构状态影响较小；　　(5)桥梁在活载作用下，通过对桥面变形、斜拉索索力增量、主梁弯矩、桥塔偏位等各构件响应指标的对比论证，分析了不同塔梁支撑形式下斜拉桥结构体系的适用性。研究表明，半飘浮体系在400m跨径的叠合梁斜拉桥中更具有合理性。

目录

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第1 章绪论

1.1 斜拉桥概述

1.1.1 斜拉桥的分类

1.1.2 斜拉桥的发展

1.1.3 叠合梁斜拉桥的发展

1.2 研究意义

1.3 研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 研究内容

第2 章 叠合梁斜拉桥成桥状态理论

2.1 桥梁结构状态

2.2 成桥状态影响因素

2.3.1 索力优化概念

2.3.2 索力优化方法

2.4 本章小结

第3 章 叠合梁斜拉桥成桥状态分析方法

3.1.1 有限元理论基础

3.1.2 有限元软件介绍

3.2.1 斜拉桥几何非线性理论

3.2.2 几何非线性问题处理的有限元法

3.3 斜拉桥稳定分析

3.2.1斜拉桥稳定分析理论

3.2.2斜拉桥稳定分析的有限元法

3.4 本章小结

第4 章 叠合梁斜拉桥基本状态静力分析

4.1 项目工程背景

4.2.1 材料参数

4.2.2 技术标准与荷载参数

4.2.3 整体模型

4.2.4 成桥索力优化

4.2.5有限元建模的注意事项

4.3.1荷载组合

4.3.2 主梁影响分析

4.3.3 斜拉索影响分析

4.3.4 桥塔及辅助墩影响分析

4.4本章小结

第5 章 叠合梁斜拉桥成桥状态的参数分析

5.1 斜拉桥结构或荷载参数变化范围

5.2 主梁段自重参数分析

5.3 拉索张力参数分析

5.4 刚度参数分析

5.4.1拉索刚度参数分析

5.4.2桥塔刚度参数分析

5.4.3主梁刚度参数分析

5.5 塔梁支撑形式成桥影响

5.6 索梁温差参数分析

5.7 拉索垂度效应分析

5.8 收缩徐变效应分析

5.9 本章小结

第6 章结论与展望

6.1 主要研究内容及结论

6.2 展望

致 谢

参考文献