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三塔结合梁斜拉桥结合段空间有限元分析
| 论文题名： | 三塔结合梁斜拉桥结合段空间有限元分析 |
| 关键词： | 三塔结合梁斜拉桥;空间结构;有限元分析;三维应力状态;内力传递;位移变化 |
| 摘要： | 结合梁斜拉桥是主跨采用结合梁，边跨采用混凝土梁，主跨和边跨采用结合段连接的一种斜拉桥。它以跨越能力大、自重轻、抗震性能好、造价低、施工便捷等优点，在国内外大跨径桥梁建设中得到广泛的应用。结合段是结合梁斜拉桥连接主跨结合梁和边跨混凝土梁的重要结构，功能上要求做到能顺畅地传递各种荷载产生的内力，同时也是结合梁斜拉桥材料和结构的突变处，其构造和受力均非常复杂，为桥梁设计的重要环节。然而结合段没有明确的计算理论和设计方法指导，缺乏设计规范作为依据，结合段各构件的受力状态不明确。因此，有必要全面、真实地掌握结合段的三维应力状态以及内力传递规律，以便验证设计的合理性，并对相似桥型的设计和施工有一定的参考价值。 在建的武汉市二七长江大桥是目前世界跨度最大的三塔结合梁斜拉桥，采用双工字钢结合梁-双肋式混凝土梁结合段。本文通过ANSYS有限元软件，采用空间板壳和实体单元与杆单元相结合，建立结合段精细化空间有限元模型，根据运营过程中对结合段不利的六种荷载工况，分析结合段的位移变化情况、主应力分布状态、内力传递规律以及正应力分布规律。具体地说，本文主要进行了以下几个方面的工作： (1)首先运用有限元软件ANSYS建立武汉二七长江大桥结合段空间有限元节段模型，其次运用有限元软件MidasCivil建立武汉二七长江大桥全桥模型，由全桥模型求得结合段结合面节点的内力影响线，并把确定结合段节段模型的荷载工况的加载范围、大小以及边界条件准确地加到结合段空间有限元节段模型，模拟运营过程中对结合段不利的六种荷载工况。 (2)分析结合段的位移变化情况。结合段位移变化处于-7.9mm～14mm区间，结合段三向位移绝大部分处于毫米级别，结合面处各构件变形较小。结合段混凝土梁、钢梁以及桥面板三向位移变化协调一致。 (3)分析结合段的主应力分布状态。混凝土梁的主应力变化处于-14.6MPa～1.34MPa区间、钢梁的主应力变化处于-84.6MPa～31.9MPa区间、桥面板的主应力变化处于-16.9MPa～0.99MPa区间。结合段混凝土梁、钢梁、桥面板均处于低应力状态，结合段的应力分布完全可以满足设计要求。 (4)分析结合段的内力传递规律以及正应力分布规律。结合段纵向正应力传递规律为：结合段主体受压，压应力沿纵桥逆向以及竖桥逆向纵向正应力呈递减趋势。混凝土梁、钢梁以及桥面板纵向正应力分布较均匀，但是在HL4承压板处纵向正应力存在锐变现象。结合段承压钢板的vonMises应力变化范围为0.87MPa～42.4MPa。承压板总体应力水平较低，应力分布较均匀。 |
| 作者： | 马克亮 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘沐宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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