原文传递
特大跨径公铁两用钢桁梁斜拉桥桥塔二阶效应与稳定问题分析
| 论文题名： | 特大跨径公铁两用钢桁梁斜拉桥桥塔二阶效应与稳定问题分析 |
| 关键词： | 特大跨径斜拉桥;空间钻石形桥塔;二阶效应;力学性能;非线性稳定性 |
| 摘要： | 桥梁对公路交通运输及社会发展起着重要作用，尤其是大跨径桥梁，具有重要的社会意义和战略地位，所以有必要对桥塔结构进行研究，以保证桥梁结构处于平衡状态。 随着交通行业的发展，斜拉桥向大跨度发展，结构变得更加“轻”与“柔”。故对斜拉桥桥塔进行承载能力分析时应计入几何非线性和材料非线性的影响，在有限元分析中，可将几何非线性引起的次内力称为二阶效应。设计阶段，通常采用偏心距增大系数来考虑二阶效应的影响。 本文为保证特大跨径斜拉桥桥塔的安全性并探究空间钻石形桥塔的力学性能，对桥塔偏心距增大系数和稳定安全系数进行了数值分析及理论研究，主要包括以下四部分内容： （1）基于数值分析方法的桥塔塔肢偏心距增大系数研究。本文以常泰长江大桥为工程背景，建立了MIDAS/CIVIL全桥有限元模型，基于恒载和活载的组合作用下的包络图确定了桥塔控制断面及相应不利工况。根据桥塔塔肢偏心距增大系数计算方法，计算分析了桥塔塔肢在节段施工变形、几何非线性、初始缺陷及混凝土收缩、徐变效应下的桥塔结构偏心距增大系数； （2）基于规范方法的桥塔塔肢偏心距增大系数计算及对比分析。根据规范公式计算得到了塔肢偏心距增大系数的规范结果，将各规范计算结果与数值分析结果进行了对比分析。结果表明：中、美、欧桥规在确定偏心距增大系数时采用不同的计算方法，且公式中的参数及参数取值均存在差异，故各规范计算结果存在较大的差异；建议采用有限元方法对桥塔结构偏心距增大系数进行数值分析，规范方法可作为辅助校验手段来保证桥塔混凝土结构配筋的合理性； （3）基于OpenSees的结构非线性分析。详细介绍了通用平台软件OpenSees非线性分析时的材料本构模型、截面模型、单元模型、收敛准则及求解方法。着重归纳、对比了OpenSees程序中的单元类型与单元积分方法。利用OpenSees对框架钢筋混凝土结构非线性行为进行了数值模拟，并对结果进行了讨论。结果表明：采用应力元作为计算单元的OpenSees分析时可有效模拟桥塔结构的非线性行为； （4）基于OpenSees的斜拉桥桥塔非线性稳定性分析。讨论了基于OpenSees进行斜拉桥非线性稳定性分析时所采用的材料本构模型、纤维截面模型、单元类型等问题。同时考虑材料非线性和几何非线性，对桥塔进行稳定性分析，并对计算结果进行分析和论证。结果表明：常泰长江大桥桥塔双非线性稳定安全系数可以满足工程设计的要求，其破坏形态主要与其截面承载力有关，破坏时下塔柱底部受压区混凝土率先压碎。 |
| 作者： | 黄义理 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 黄侨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
