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大跨自锚式悬索桥运营安全分析研究
| 论文题名： | 大跨自锚式悬索桥运营安全分析研究 |
| 关键词： | 大跨自锚式悬索桥;运营安全;受力特点;吊索破损;有限元模型;温度荷载 |
| 摘要： | 大跨自锚式悬索桥属于柔性缆索体系悬索桥的一种。吊索作为自锚式悬索桥的主要传力构件，其安全性与耐久性关系到整个桥梁结构的运营安全，吊索损坏可能会严重影响桥梁结构的安全;此外，钢箱梁的桥面铺装厚度、环境温度变化以及车辆超载等对大跨度自锚式悬索桥的运营安全的影响也不容忽视。本文以桃花峪黄河大桥双塔三跨自锚式悬索桥为背景，对大跨自锚式悬索桥的运营安全进行研究分析，主要工作内容和结论如下: 1.总结了自锚式悬索桥的结构体系，受力特点，对自锚式悬索桥的合理成桥状态、吊索破损的模拟方法、桥梁铺装、温度作用以及车辆超载的研究现状进行综述。 2.利用Midas/Civil软件建立桃花峪黄河大桥的全桥有限元模型，根据先化整为零，组合成桥的分步方法确定成桥索力，然后计算主缆的几何线形和吊索的无应力长度，并得到该桥的合理成桥状态。 3.在合理成桥状态的基础上，采用静力法对吊索断裂进行模拟对比分析，在已有理论的基础上，以钢结构达到屈服强度或者剩余吊索的最大拉应力达到材料容许拉应力作为结构发生破坏的评判准则，选择不同位置，不同吊索发生断裂的工况，对桥梁结构的安全影响进行分析，通过分析可得出单根吊索发生断裂时，桥梁结构的静力性能影响有限，当连续出现两根或者三根吊索断裂时，会影响桥梁的主体结构，增加桥梁修复的难度，特别是应对桥梁跨中附近的短吊索和断裂吊索附近相邻的吊索加强防护。 4.在成桥状态的基础上，考虑钢箱梁桥面铺装施工中的偏差，通过改变铺装层的厚度和位置来模拟桥面铺装层的不均匀，分析钢箱梁桥面铺装不均匀时对自锚式悬索桥结构后期运营的影响。分析可得，桥面铺装层厚度的增加与主梁位移变化成正比例，对吊索受力变化影响很小，对桥梁整体受力及运营安全影响有限。 5.在成桥状态的基础上，按照设计规范中温度荷载的规定，对结构进行整体升降温和温度梯度分析，分析自锚式悬索桥结构索力变化和位移变化，并对整体结构安全进行分析。得出整体升降温对自锚式悬索桥的影响不大，顶底板的温差的影响比较显著，日温的变化对钢箱梁影响较大。 6.在成桥状态的基础上，分析车辆超载对自锚式悬索桥结构的影响，为桥梁的运营安全提供理论依据。随着超载系数的增大，主梁最大竖向位移和主缆应力不断增加，计算出的主梁的超载安全度为2.04，主缆的超载安全度为1.32。车辆超载对自锚式悬索桥结构的运营安全有很大影响。 |
| 作者： | 董朝宁 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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