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大跨度斜拉桥索力优化和线形控制研究
| 论文题名： | 大跨度斜拉桥索力优化和线形控制研究 |
| 关键词： | 大跨度斜拉桥;索力优化;线形控制;斜拉索刚度 |
| 摘要： | 斜拉桥是一种经济、合理、美观的桥型。随着高强度材料的使用，结构分析方法的进步，以及施工手段的改善，斜拉桥在上世纪90年代得到快速发展。随着跨度的不断增大、结构形式的多样化，斜拉桥不但在大跨度领域开始与悬索桥展开竞争，而且在中小跨径也开始与其它桥型展开竞争。跨度的不断增大及桥型的多样化，给设计和施工带来了许多新的课题。结合金塘斜拉桥，本文对下述问题进行了研究： (1)斜拉索自重产生的垂度引起拉索的非线性行为，由均布竖向荷载作用下拉索的平衡方程和自重作用下拉索的平衡方程，得到拉索的形状为悬链线，通过几种不同的解法，包括无弹性解，有弹性解，有限元解，或将拉索在荷载作用下的形状简化为抛物线，可以得到不同拉力作用下拉索的长度。选取金塘大桥的长、中、短索各一根，采用不同的计算解法，得到不同拉力作用下拉索的长度，并且比较各种方法的差别，得到相应的结论。 (2)斜拉索的垂度与施加荷载成非线性关系，通过斜拉索的荷载-位移曲线，可以得到斜拉索的刚度。在有限元分析中，通常将拉索用桁架单元来模拟，而斜拉索的几何非线性通过等效弹性模量来考虑，为了对比Tang公式与本文公式，建立两者的荷载-位移曲线，得出两者曲线十分接近；同时由两公式所表达的拉力与弹性模量之间的关系呈非线性。斜拉索的垂度对其自身弹性模量有影响，而且拉索的垂度还会使拉索的倾角和索力发生变化。推导出拉索倾角的修正公式，以及对垂度影响进行索力修正计算。 (3)确定合理成桥状态的标准，提出索力优化的基本概念，同时介绍斜拉桥成桥恒载初始索力的求解方法，以金塘大桥为工程背景，运用各种方法确定恒载初始索力，并比较各种方法的优点和局限性，从而确定一种综合方法得到合理的成桥索力。 (4)介绍了斜拉桥不同的施工方法，同时论述了施工过程分析方法，包括正装法、倒拆法，正装一倒拆迭代法，无应力状态法，实时跟踪法；根据金塘大桥施工阶段划分若干计算阶段，采用有限元软件，运用考虑几何非线性的倒拆分析方法对各个施工阶段进行仿真，从而确定各个施工阶段的索力，控制斜拉桥主梁的线形。通过绘制施工阶段的时程曲线，可以详细的了解与控制施工过程。 最后总结了全文的研究工作，并对以后的研究做了展望。 |
| 作者： | 贺君 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 雷俊卿 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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