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考虑材料非线性的悬索桥主缆线形分析与程序开发
| 论文题名： | 考虑材料非线性的悬索桥主缆线形分析与程序开发 |
| 关键词： | 悬索桥;主缆结构;线形分析;软件开发 |
| 摘要： | 悬索桥的受力特点使其对最终成桥线形的精度要求很高。悬索桥主缆的材料一般有:钢丝绳、钢绞线、平行钢丝束。其中钢绞线、平行钢丝束的弹性模量表现稳定。而试验表明钢丝绳的弹性模量在一定范围内随所受拉力的增大而增大。这导致空缆状态下钢丝绳的弹性模量小于成桥的值。若不考虑弹性模量影响，成桥后的主缆线形会远远低于设计线形要求，所造成的误差将无法补救。另外，随着主缆拉力的增加主缆的横截面积也会逐渐减小。本文将针对主缆材料的弹性模量非线性、横截面积非线性的特点，对主缆线形所造成的影响进行分析。 然而目前还没有完整的计算方案或商用软件可用于计算考虑主缆弹性模量非线性变化时的主缆线形。因此本文需自行编写相关软件，再利用自编软件对该研究内容进行相关分析。为此文本涉及的主要工作如下: 1、详细推导了以悬链线解析理论为基础的主缆线形计算公式。并利用分段悬链线理论推导计算出了主缆的成桥线形、索力、主缆伸长量、无应力索长、索鞍预偏量、切弧差、空缆线形、空缆状态下索夹的放样位置等重要施工数据。 2、探索了考虑主缆横截面积与弹性模量非线性变化对主缆线形的影响，并得出了相关的修正算法与计算公式。 3、利用C＃程序语言编写了相关的悬索桥计算软件，并与其它软件进行对比验证。在保证正确性的前提下优化程序，使其能正确计算考虑主缆弹性模量非线性变化时的主缆线形。为了提高自编程序的利用价值，将该程序进一步升级为通用性强、易于上手、拥有良好图形交互界面的计算机软件，方便更多人参考使用。 4、依托松坡大桥实际施工数据，验证了修正算法与自编程序的正确性，并得出了空缆线形、预偏量需要进行适当修正的初步结论。 5、对比了松坡大桥考虑主缆弹性模量非线性变化时的空缆线形数据与常规算法的空缆线形数据（即设计值数据），发现2者具有不小的差异，且实际施工数据表明自编程序的计算结果基本与实际情况一致。 6、保持松坡大桥的恒载集度、矢跨比不变，修改松坡大桥的跨径后再次利用自编软件进行计算。考察探索出的结论是否在不同跨径下的悬索桥都适用，并在考察的过程中得出了更具有实用价值的结论。 |
| 作者： | 梅银海 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 包立新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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