独塔混合梁斜拉桥受力分析研究
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摘要
混合梁斜拉桥是一种具有发展前景的新型的斜拉桥形式,主梁沿长度方向由两种不同结构组成,主跨采用钢箱梁,边跨采用混凝土梁。
本文以一独塔混合梁斜拉桥作为工程背景,利用最小弯曲能量法,按所取控制目标优化索力,合理成桥状态。通过有限元程序MIDAS/CIVIL对实桥进行各种静力荷载工况下的结构内力以及位移分析,同时对影响静力行为的参数进行分析,主要内容包括:主跨边支座处无索区长度对结构内力和位移的影响;主梁刚度对对结构内力和位移的影响;主塔刚度对结构内力和位移的影响;通过比较和分析得出对实际工程有意义的结论。其次从结构动力特性的基本原理入手,介绍了求解动力特性的数值解法,利用ANSYS大型通用有限元程序建立全桥空间有限元模型,准确模拟结构的质量和刚度,对自振特性结果进行了分析。最后将理论计算结果与现场荷载试验测试值进行比较分析,对桥梁结构进行评价。
Hybrid girder cable-stayed bridge is a new kind of cable-stayed bridge with pespective future. The girder is composed of two structures along the length direction. The main span is steel girder and the side span is concrete girder.
In this dissertation, the thesis based on a hybrid girder cable-stayed bridge with single tower, used rninmum bending energy method which took the minimum stress of girder and tower in the finished dead state as the objective function to decide reasonable finished dead state. Analysis the internal force and displacement in every static load condition of structure, and then, the influence of parameters changs on the internal force and displacement is discussed in detail, which includes the length in the non-cables region closed to the obutment of the main span, the stiffness of the main girder and tower by FEM program MIDAS/CIVIL.
The theories of dynamic characteristic and numerical methods are introduced. The three dimension finite element model is built by FEM program ANSYS, simulate the structure's mass and stiffness accurately, and analysis the nature vibration of the structure. At last, compared with theory results and the test results of the load experiment, makes the appraisal to the bridge performance.
本文以一独塔混合梁斜拉桥作为工程背景,利用最小弯曲能量法,按所取控制目标优化索力,合理成桥状态。通过有限元程序MIDAS/CIVIL对实桥进行各种静力荷载工况下的结构内力以及位移分析,同时对影响静力行为的参数进行分析,主要内容包括:主跨边支座处无索区长度对结构内力和位移的影响;主梁刚度对对结构内力和位移的影响;主塔刚度对结构内力和位移的影响;通过比较和分析得出对实际工程有意义的结论。其次从结构动力特性的基本原理入手,介绍了求解动力特性的数值解法,利用ANSYS大型通用有限元程序建立全桥空间有限元模型,准确模拟结构的质量和刚度,对自振特性结果进行了分析。最后将理论计算结果与现场荷载试验测试值进行比较分析,对桥梁结构进行评价。
Hybrid girder cable-stayed bridge is a new kind of cable-stayed bridge with pespective future. The girder is composed of two structures along the length direction. The main span is steel girder and the side span is concrete girder.
In this dissertation, the thesis based on a hybrid girder cable-stayed bridge with single tower, used rninmum bending energy method which took the minimum stress of girder and tower in the finished dead state as the objective function to decide reasonable finished dead state. Analysis the internal force and displacement in every static load condition of structure, and then, the influence of parameters changs on the internal force and displacement is discussed in detail, which includes the length in the non-cables region closed to the obutment of the main span, the stiffness of the main girder and tower by FEM program MIDAS/CIVIL.
The theories of dynamic characteristic and numerical methods are introduced. The three dimension finite element model is built by FEM program ANSYS, simulate the structure's mass and stiffness accurately, and analysis the nature vibration of the structure. At last, compared with theory results and the test results of the load experiment, makes the appraisal to the bridge performance.
引文
[1]严国敏.现代斜拉桥.成都:西南交通大学出版社,1996.7
[2]陈明宪.斜拉桥建造技术[M].北京:人民交通出版社.2003:1-2
[3]Rene Walther.Bernard Houriet.Walmar Isler.Pierre.Cable-Stayed Bridge[M].London Thorns Tclford Ltd.1988
[4]David P.Billington,Aly Nazmy.History and Aesthetics of Cable-Stayed Bridges[J].Journal of Structural Engineering.1990.117(19):pp 3103-3134
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[8]刘士林等.斜拉桥,北京:人民交通出版社,2002.
[9]周念先,杨共树.预应力混凝土斜张桥.北京:人民交通出版社,1989
[10]张俊岱,谢尉鸿编译.委内瑞拉马拉开波桥的拉索检测与调索张拉[J].中外公路,2004(06)
[11]铁道部大桥工程局桥梁科学研究所.斜拉桥.北京:科学技术文献出版社,1992
[12]陈开利,余天庆,习刚.混合梁斜拉桥的发展与展望[J].桥梁建设,2005(2)
[13]金增洪.法国诺曼底大桥简介.国外公路,1996,(04)
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[15]顾安邦,范立础.桥梁工程(下册).北京:人民交通出版社,2005
[16]蒋永红.混合梁斜拉桥结合段刚度匹配的研究.湖北工业大学硕士学位论文,2006
[17]张劲超.无背索斜塔斜拉桥的静力性能及合理成桥状态研究.长沙理工大学硕士学位论文,2004
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[22]靳欣华.斜拉与T构组合体系桥梁全桥仿真分析研究.西南交通大学硕士学位论文,2000.
[23]王胜军.大跨刚构拱桥的组合有限元分析研究.西南交通大学硕士学位论文,2004.
[24]北京金土木软件技术有限公司等编著.SAP中文版使用指南.人民交通出版社,2000
[25]彭雪林.基于健康检测的大跨度斜拉桥基准有限元模型.福州大学硕士论文,2004.
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[29]蔡鹏程.三跨预应力混凝土部分斜拉桥动力特性及地震反应特性研究[J].福州大学硕士学位论文,2005.12
[30]蔡鹏程.三跨预应力混凝土部分斜拉桥动力特性及地震反应特性研究.福州大学硕士学位论文.2005.12
[31]林元培.斜拉桥[M].北京:人民交通出版社,2004
[32]李国豪.桥梁结构稳定与振动[M].北京:中国铁道出版社,2002
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[35]陈海桦.独塔斜拉桥合理成桥索力及设计参数研究.西南交通大学硕士研究生学位论文,2005
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[41]技术标准:中交公路规划设计院.JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范,北京:人民交通出版社,2004
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