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大跨度公铁两用悬索桥结构体系及力学特性研究
| 论文题名： | 大跨度公铁两用悬索桥结构体系及力学特性研究 |
| 关键词： | 公铁两用悬索桥;缆索体系;力学特性;有限元分析;挠度理论 |
| 摘要： | 随着科学的进步，新材料、新技术的日新月异，悬索桥的发展在跨度上越来越趋于大跨，并且大跨度悬索桥也开始使用于铁路交通建设。但随着更大跨度悬索桥的出现和为了满足铁路悬索桥高标准的运营要求，就需要寻求新的解决方法，以改善单缆悬索桥刚度小等问题所带来的将这种桥梁结构形式提高到更大跨度和广泛运用于铁路建设上的局限性。 悬索桥的整体刚度主要来源于其缆索体系。新的缆索体系，由于其结构形式和单缆悬索桥不同，导致其具有不同的力学特性;本文对两种悬索桥缆索体系（双层缆体系悬索桥和双链体系悬索桥）进行一些相关研究，希望得到的结论可供特大跨度悬索桥以及公铁两用悬索桥在方案选取和初步设计时参考。 1)以某座跨海峡公铁两用悬索桥为例，运用桥梁结构非线性分析系统BNLAS分别建立单跨悬吊和三跨悬吊的单缆悬索桥、双层缆悬索桥和双链悬索桥全桥有限元模型，将双层缆悬索桥和双链悬索桥的恒载状态、活载作用下的内力和变形、横风作用下的变形、列车过桥静力效应和自振特性与单缆悬索桥比较，对两种缆索体系的受力状态、竖向刚度、横向刚度、行车平顺性和动力特性进行分析，结果表明双层缆悬索桥和双链悬索桥在提高桥梁结构的竖向刚度和行车平顺性上各有优势，而改变缆索体系对横向刚度的影响较小。 2)参照单缆悬索桥挠度理论的思路，通过详细推导，分别建立单跨悬吊双层缆悬索桥和双链悬索桥的平衡微分方程，通过对微分方程的求解，得到活载作用下主缆水平分力增量、加劲梁内力和挠度的解析计算公式;用FORTRAN语言采用动态规划法编制基于解析分析方法的计算程序;运用BNLAS建立有限元模型，把解析分析法计算程序得到的计算结果与有限元计算结果进行对比;结果表明双层缆悬索桥和双链悬索桥解析分析方法计算的影响线与有限元计算结果都比较吻合，加劲梁上的弯矩、挠度的包络图也较接近，建立的双层缆悬索桥和双链悬索桥解析分析法的公式是正确的，编制的计算程序可用。 3)用编制的计算程序分析矢跨比和上下层主缆恒载分配比的变化对双层缆悬索桥静力特性的影响;探讨矢跨比和边中跨比的变化对双链悬索桥静力特性的影响;通过不同参数下材料用量和结构刚度的讨论，综合对桥塔高度、加劲梁内力、主缆面积和结构刚度等的考虑，建议双层缆悬索桥矢跨比和恒载分配比的合理选择范围，以及双链悬索桥矢跨比的合理取值。 |
| 作者： | 舒航 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 沈锐利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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