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新型独塔斜拉刚构组合桥空间受力分析与施工监测研究
| 论文题名： | 新型独塔斜拉刚构组合桥空间受力分析与施工监测研究 |
| 关键词： | 独塔斜拉桥;连续刚构桥;组合结构;受力性能;有限元模型;动力特性 |
| 摘要： | 广珠城际轻轨西江特大桥以独塔斜拉与连续刚构组合的新结构体系出现，结构新颖，为铁路桥梁首次采用。作者所在课题组承担了该桥的空间受力特性仿真分析和现场施工监测控制工作。本文以此斜拉刚构组合桥为背景，深入分析研究了独塔斜拉和连续刚构两种体系在组合体系中的受力性能及在组合结构中的作用。主要研究工作和结论如下： 论述了矮塔斜拉桥的称谓与界定及其结构设计特点，给出了斜拉索竖向分担率的概念。通过该斜拉刚构组合桥二恒前后斜拉索竖向荷载分担率和运营阶段拉索应力变幅的有限元计算分析，得出斜拉刚构组合桥型竖向荷载分担率为13.2％、最大应力变幅为72MPa，其受力行为体现出矮塔斜拉桥的力学本质，可据此把斜拉刚构组合桥定义为矮塔斜拉桥或部分斜拉桥的一种特殊形式，从而结构设计可参考矮塔斜拉桥设计进行。 以Midas/Civil2006为平台，介绍了其空间有限元模型的建模策略，采用子空间迭代法对这种独特的组合体系进行了动力特性分析，给出前10阶频率和相应的振型，同时，分别计算了恒载集度、弹性模量两种主要结构参数变化以及是否考虑桩土作用对动力特性的影响。最后，与同跨径连续刚构桥的动力特性进行了对比分析。计算结果表明：西江斜拉刚构组合桥振动特性兼有斜拉桥和刚构桥的特点，受恒载集度和弹性模量等结构参数变化影响较大。 采用空间有限元模型，根据实际施工过程，计算了西江斜拉刚构组合桥各个施工阶段下的内力、应力和变形情况，分析了主桥关键部位在各种荷载作用下随施工阶段的应力变化。计算结果表明，斜拉连续刚构组合桥在施工过程中体现出组合桥体系的受力特性，是以连续刚构为主的结构受力体系；同时，斜拉索的受力行为增大了主梁根部的正应力，降低了跨中正弯矩，改善了结构受力。斜拉索对结构起到了“刚度保持”的作用。 针对西江斜拉刚构组合桥和同孔跨同截面尺寸连续刚构桥，进行了运营阶段荷载工况下的主梁内力、应力以及挠度对比分析，结果表明，组合桥受力状态较同跨度连续刚构桥得到明显改善，主梁变形得到有效控制。 介绍了斜拉刚构组合桥施工监测控制的原则和方法以及施工监测过程中的主要工作。重点介绍了该桥施工全过程中的应力监测、线形监测和索力监测，并对测试结果与仿真模型中的理论值进行对比分析。实践表明，斜拉刚构组合桥施工监测过程中所采用的技术措施具有很强的实用性，不仅为大桥的成功修建起了关键作用，也为同类型组合桥梁的施工控制积累了一定的经验。 |
| 作者： | 冯东明 |
| 专业： | 土木工程;防灾减灾及防护工程 |
| 导师： | 李爱群 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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