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大跨度钢箱梁悬索桥焊接残余应力及顶推施工的数值分析
| 论文题名： | 大跨度钢箱梁悬索桥焊接残余应力及顶推施工的数值分析 |
| 关键词： | 大跨度钢箱梁悬索桥;焊接残余应力;顶推施工;自振特性;数值分析 |
| 摘要： | 钢箱梁悬索桥以钢箱梁为加劲梁，以高强钢丝形成的缆索为主要承力构件，具有桥型美观、结构形式简单、跨越能力大、受力及经济性能良好等优点，越来越受到工程界的青睐。大跨度钢箱梁桥有多种施工方法，应综合考虑各种因素进行选择。顶推法施工对桥位处航运影响较小、施工设备较少、有利于生产组织及缩短施工工期，同时其安全可靠性高，因此成为大跨度钢箱梁桥常用的施工方法之一。 正在建设中的广西贵港市罗泊湾大桥是一座双塔自锚式钢箱梁悬索桥，拟采用单向顶推的施工方法进行架设。本文以该工程为背景，以大型有限元分析软件ANSYS和桥梁分析软件MIDAS Civil为工具，先后对钢箱梁底板单元的焊接残余应力分布情况、大桥主体箱室的顶推施工过程以及成桥状态下整桥的静、动力学性能进行数值分析，为罗泊湾大桥工程的建设提供技术指导，同时为今后类似的桥梁工程建设提供理论支撑。本文的主要研究内容如下： 首先，介绍了罗泊湾大桥的工程概况，对罗泊湾大桥钢箱梁的节段划分及加工制作方案进行了规划，并结合实际情况拟定了合理的施工方案。 其次，在ANSYS软件中建立了钢箱梁底板单元的局部有限元模型，对底板U型肋板的焊接制作过程进行热应力耦合分析，得出底板U型肋板焊接残余应力的分布情况，在此基础上探讨了焊接功率、焊接速度及焊接坡口形式对残余应力的影响规律，为实际焊接制作提供参考依据。 再次，利用MIDAS Civil软件建立了钢箱梁主体箱室及钢导梁的整体有限元模型，对17个不同的顶推工况进行静力学分析，得到钢箱梁主体箱室及钢导梁的整体变形及应力分布结果；同时利用ANSYS软件对水中临时支墩进行强度校核，以确保顶推施工的顺利完成。 最后，在MIDAS Civil软件中建立了罗泊湾大桥成桥状态的整桥模型，对其进行自振特性分析，得到结构的前10阶自振频率及振型；接着对其添加二期载荷，得到了结构的整体挠度；在此基础上利用ANSYS软件建立了钢箱梁局部节段的有限元模型，求得各板件的变形及应力状态，为该工程提供实时技术资料。 |
| 作者： | 赵楚 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 廖湘辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 三峡大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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