宽幅矮塔斜拉桥结构参数分析及宽幅箱梁剪力滞效应研究

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矮塔斜拉桥是最近20年来兴起的一种较为新颖的桥梁结构形式,他兼有连续梁(连续刚构)桥和传统斜拉桥的受力特点,其在100~300m跨径的桥梁中具有良好的竞争优势,因此近些年来发展速度非常快,已经成为了一种常见的桥梁型式。本文以云南省绥江县四方桥为工程背景,进行了一下研究工作。(1)概括了宽幅箱梁的设计理论,特别介绍了剪力滞效应的发展情况和常见的求解方法。根据四方桥的边界条件和荷载条件,推导了四方桥索梁活载比的计算公式,并推导了适合该桥的三杆比拟法的计算公式。(2)运用MIDAS/CIVIL软件对四方桥建立了空间梁单元模型,四方桥的主梁为宽幅箱梁,分析了四方桥的活载效应,分别探讨了塔高,拉索截面积、主梁惯性矩对矮塔斜拉桥活载效应的影响,综合各参数的影响后采用特征参数α来得出对矮塔斜拉桥作用效果的综合影响,求得了四方桥的索梁活载比η,同时α和η来作为界定矮塔斜拉桥和斜拉桥的一个标准。初步探讨了矮塔斜拉桥无索区长度和塔高合理取值问题。(3)运用MIDAS/FEA建立了四方桥的空间实体单元模型,分析了宽幅箱梁典型截面在材料线弹性和材料非线性作用下剪力滞效应。并对材料线弹性的结果与三杆比拟法计算的结果进行了对比,材料为线弹性的剪力滞系数普遍比三杆比拟法计算值偏小但值非常接近,说明三杆比拟法计算偏于保守。同时对比了是否考虑材料非线性条件下的计算结果,发现在最不利荷载工况条件下四方桥的部分位置的混凝土进入了塑性阶段。塑性状态下截面的应力分布较为均匀。最后分析了索塔锚固区的局部应力。
摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
第一章 绪论第8-21页
    1.1 矮塔斜拉桥的命名第8-9页
    1.2 矮塔斜拉桥的发展概况第9-14页
        1.2.1 国外矮塔斜拉桥的发展概况第9-12页
        1.2.2 我国矮塔斜拉桥的发展概况第12-14页
    1.3 矮塔斜拉桥的整体布置和体系分类第14-17页
        1.3.1 矮塔斜拉桥的整体布置第14-16页
        1.3.2 矮塔斜拉桥的的体系分类第16-17页
    1.4 矮塔斜拉桥的结构特点第17-19页
        1.4.1 矮塔斜拉桥的结构特征第17页
        1.4.2 矮塔斜拉桥的受力特性第17-19页
    1.5 矮塔斜拉桥的发展趋势第19-20页
    1.6 本文研究主要内容第20-21页
第二章 宽幅矮塔斜拉桥的结构分析理论第21-35页
    2.1 矮塔斜拉桥的索梁荷载比第21-24页
        2.1.1 矮塔斜拉桥的索梁荷载比的概念第21页
        2.1.2 索梁活载比的计算公式第21-23页
        2.1.3 索梁活载比的实际应用第23-24页
    2.2 宽幅箱梁设计的理论第24-33页
        2.2.1 薄壁宽幅箱梁结构的特点第24-25页
        2.2.2 箱梁的剪力滞第25-33页
    2.3 有限元理论第33-34页
        2.3.1 有限元法的应用第33-34页
        2.3.2 有限元软件在桥梁工程中的应用第34页
    2.4 本章小结第34-35页
第三章 四方桥结构参数分析第35-55页
    3.1 四方桥概况第35-36页
    3.2 梁单元模型简介第36-38页
        3.2.1 材料特性第37-38页
        3.2.2 荷载的取值第38页
    3.3 四方桥活载效应特征参数第38-47页
        3.3.1 四方桥的活载效应第39-41页
        3.3.2 四方桥分析第41-46页
        3.3.3 四方桥的索梁活载比第46-47页
    3.4 四方桥的结构参数合理取值第47-53页
        3.4.1 四方桥无索区长度合理取值第47-51页
        3.4.2 四方桥塔高的合理取值第51-53页
    3.5 本章小结第53-55页
第四章 四方桥空间实体单元应力分析第55-80页
    4.1 空间实体分析的必要性第55页
    4.2 空间实体模型简介第55-57页
    4.3 四方桥主梁剪力滞效应分析第57-74页
        4.3.1 三杆比拟法求四方桥恒载作用下的剪力滞效应第57-61页
        4.3.2 四方桥恒载作用下的剪力滞效应第61-66页
        4.3.3 三杆比拟法和有限元计算结果比较第66-70页
        4.3.4 考虑材料非线性的剪力滞效应第70-74页
    4.4 索塔局部应力分析第74-78页
        4.4.1 四方桥索塔局部模型建模过程第74-75页
        4.4.2 四方桥索塔局部模型的荷载和边界条件第75页
        4.4.3 计算部位选取和应力分析第75-78页
    4.5 本章小结第78-80页
第五章 结论与展望第80-82页
    5.1 本文的主要工作第80-81页
    5.2 展望第81-82页
参考文献第82-86页
致谢第86-87页
攻读硕士学位期间主要的研究成果第87页
    参加科研情况第87页
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