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原文传递三塔混凝土斜拉桥静力性能研究

论文题名：	三塔混凝土斜拉桥静力性能研究
关键词：	三塔混凝土斜拉桥;静力性能;几何非线性因素;结构体系
摘要：	随着斜拉桥建造技术的进步和经济的发展,能满足较大跨越能力的多塔斜拉桥方案越来越受到桥梁工程师们的青睐,而多塔斜拉桥中又以预应力混凝土三塔斜拉桥居多。然而,三塔斜拉桥由于中间塔顶没有端锚索来有效地限制它的变位,该桥型存在变形较大等问题,因此,有必要对三塔斜拉桥的静力性能进行研究。本论文以某三塔斜拉桥为工程背景,利用Midas/Civil软件,对该桥的静力性能做了详细的分析和探讨。　　对于斜拉桥的研究,首先要确定其合理成桥状态,主要通过对斜拉索索力的调整优化来实现,而三塔混凝土斜拉桥的索力优化较为复杂和困难,通过单一的方法很难得到合理索力。论文综合各种索力优化方法,采用有限元迭代法计算得到合理成桥索力,并对合理成桥状态进行分析。其次研究分析了结构体系、结构布置、辅助墩对三塔斜拉桥静力性能的影响。该三塔斜拉桥是大跨径斜拉桥,几何非线性的影响比较显著,本文最后分析讨论了几何非线性因素对结构的影响。　　本论文所做的主要工作具体如下: 　　(1)综述了三塔斜拉桥的发展概况,以及国内外对三塔斜拉桥的研究现状,阐述本论文的研究内容和意义,并对研究的三塔斜拉桥工程背景做了简单的介绍。　　(2)介绍了成桥索力优化理论和确定合理成桥状态的方法,着重介绍了最小弯曲能量法和影响矩阵法,以及成桥状态的分步算法,为后面的计算分析做好理论铺垫。　　(3)根据工程实例,建立Midas有限元模型,结合最小弯曲能量法,利用有限元迭代对该三塔斜拉桥的索力进行优化,确定该桥的合理成桥状态,并对确定的合理成桥状态进行分析。　　(4)通过有限元模型计算结果的分析,对影响三塔斜拉桥静力性能的参数进行了研究,主要研究了结构体系、结构布置、辅助墩对三塔斜拉桥静力性能的影响。通过分析研究得出,三塔斜拉桥宜采用中塔固结,边塔漂浮的结构体系。采用三塔全固结体系,在温度荷载作用下,会产生较大的结构内力,对边塔及边塔附近主梁尤其不利;而采用三塔全漂浮体系,在活载作用下,边塔及边塔附近主梁受力和变形都比较大。设置加劲索可以改善三塔斜拉桥静力性能,设置水平加劲索比设置倾斜加劲索效果更佳。设置边跨辅助墩能有效改善三塔斜拉桥静力性能,尤其对边跨影响较明显,但辅助墩个数不宜过多,对于该三塔斜拉桥,在边跨设置一个辅助墩最为经济合理,辅助墩设置在边跨跨中对改善结构静力性能最为有效。　　(5)分析各种非线性因素单独与组合作用时对结构的影响,通过比较各种几何非线性的计算结果,得出影响三塔斜拉桥静力性能的主要非线性因素。对于该三塔斜拉桥,斜拉索垂度效应是导致其几何非线性的主要因素,结构大位移效应及桥塔和主梁的梁-柱效应的影响很小。通过一系列的工作,可为其它三塔斜拉桥的设计提供参考。
作者：	赵东明
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	狄谨
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文