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原文传递钢桁梁悬索桥主缆线形分析及加劲梁吊装研究

论文题名：	钢桁梁悬索桥主缆线形分析及加劲梁吊装研究
关键词：	钢桁梁悬索桥;空缆线形;加劲梁;吊装系统
摘要：	悬索桥具有跨越能力强、外形美观等优点，在大跨度桥梁的建设中深受青睐。在悬索桥建设中，主缆架设及加劲梁吊装是非常重要的环节，架设主缆后的空缆线形直接关系到成桥线形能否符合设计线形，同时也是悬索桥成桥分析的依据。山区悬索桥的建设受地形、运输条件和施工场地等限制，在进行加劲梁的吊装方案设计时需要考虑多方面的因素，尤其对大吨位钢桁梁节段，施工时吊装方法和吊点位置的选择还有待进一步研究。　　本文以某山区悬索桥为工程依托，从悬索桥的基本计算理论出发，对主缆线形的影响因素、加劲梁吊装施工方法以及梁段吊装时吊点的选择等问题进行研究。主要内容如下：　　（1）简要回顾了悬索桥分析中采用的弹性理论、挠度理论和有限位移理论的基本原理，详细阐述了主缆线形计算分析的抛物线法、悬链线法和有限元法。介绍了悬索桥加劲梁施工方法以及各施工方法的优缺点。弹性理论原理明确，但只适合刚度较大的小跨径悬索桥；基于挠度理论的悬索桥计算与分析更趋于实际，但是由于忽略了大量的非线性假定，导致了其计算的准确性不高；而有限元理论综合考虑了悬索桥结构的全部几何非线性，因此它可以应用于任意跨度的悬索桥，但需要使用大量的数值模拟软件来进行计算，需要大量的数值模拟。　　（2）基于依托工程，使用有限元分析软件 MIDAS/CIVIL 通过单因变量法对悬索桥主缆线形影响参数进行对比分析，研究了弹性模量、索股自重、温度变化、主跨跨度变化以及无应力索长变化对主缆线形和主索鞍预偏变化量的影响。选取单一因素分析其变化对空缆线形和成桥线形的影响，形成悬索桥线形影响因素的系统分析。分析对比得到影响因素对主缆空缆线形与成桥线形的影响关系，得到空缆状态与成桥状态下主缆各关键点高程之间的关系以及两种状态下主索鞍预偏量之间的关系。　　（3）针对山区悬索桥面临地形、运输条件和施工场地等问题，选择缆索吊装法作为主梁的吊装方案可以更好解决悬索桥面临的地理环境问题和施工经济问题。通过解析法中的抛物线法和悬链线法进行缆索系统中主索计算理论的选择，对比计算误差确定缆索系统主索的计算方法。对缆索系统在进行大吨位钢桁梁节段吊装施工过程中各种不利工况进行计算分析，并根据计算结果对缆索系统进行验算，在最不利工况下计算出主塔塔顶位移，根据主塔塔顶位移给出塔顶主索鞍的一个预偏量，使实际施工结果与设计值相吻合。　　（4）基于应变能最小原理对大吨位钢桁梁整体吊装吊点方案选择研究，通过梁段变形和组合应力最小原则，使用 MIDAS/CIVIL计算钢桁梁节段吊装时的受力和变形，对比不同吊点布置方案得到最优方案，使梁段在吊装过程中受力状态最佳，结构变形最小。
作者：	陈建宇
专业：	土木工程
导师：	王学敏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	贵州大学
学位年度：	2023