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斜塔自锚式悬索桥静力分析及索塔稳定性研究
| 论文题名： | 斜塔自锚式悬索桥静力分析及索塔稳定性研究 |
| 关键词： | 斜塔自锚式悬索桥;静力分析;索塔稳定性;优化设计 |
| 摘要： | 斜塔自锚式悬索桥是一种新式的桥梁结构样式，由于其造型美观、对地形的要求比较低并且适应性较强，因此获得人们的青睐。对于这样比较新颖的结构来说，其受力性能与一般的悬索桥是有所不同的，有必要根据其自身的受力特点进行分析研究。本文以朝阳市燕阳山南路大桥为背景，做了一些静力分析、索塔的稳定性研究和索塔的优化设计的相关工作，可以为类似的桥梁设计和研究提供借鉴。主要工作如下: (1)首先回顾了悬索桥及自锚式悬索桥的发展现状，然后介绍了自锚式悬索桥的计算分析方法、引起几何非线性的要素和非线性问题的几种解法。 (2)利用MIDAS CIVIL建立全桥空间模型，利用节线法和悬链线法确定出该斜塔自锚式悬索桥的成桥线型，考虑了索夹对主缆及吊杆的无应力长度的影响，确定了修正后的主缆及吊杆的无应力长度。对不同的荷载作用，结构主要部分的受力情况进行了分析对比，以确定不同荷载对结构的影响。计算结果表明，除恒载之外，对于主要受力构件来说，活载产生的轴力和位移值最大，其余荷载影响相对较小。 (3)介绍了稳定问题的理论和分析方法，建立ANSYS模型对斜塔自锚式悬索桥的索塔进行了稳定性分析。通过建立不同的单元模型，得到了弹性稳定、几何非线性和材料非线性稳定在不同工况下的稳定系数，并对结果进行了对比分析。结果表明双重非线性的稳定系数较几何非线性相比相差较大，仅为几何非线性的42％左右。因此，在计算类似结构的稳定性时，应该考虑几何非线性和材料非线性的影响。 (4)对钢管桁架的结构形式和设计做了简要的介绍，指出桁架设计的关键问题。主要对影响钢管桁架索塔稳定性的因素进行分析，对比了不同主管壁厚、不同主管直径、不同斜撑布置方式和不同宽高比对索塔稳定性的影响，为钢管桁架的索塔设计提供参考。结果表明，主管壁厚选择45mm，主管直径选择1.6m能够满足稳定性的要求，并且材料的应力储备也较好。达到同样的稳定效果之下，Warren型布置方式比Pratt型布置方式节省材料约16.9％左右。随着宽高比的增加，索塔的稳定性先增大后降低。当宽高比为0.7时，结构的稳定系数最高。 |
| 作者： | 于德安 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张哲;檀永刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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