斜拉桥曲线花瓶形桥塔力学行为研究与优化

发布时间：2022-05-05 20:38

　　曲线花瓶形主塔应力状态复杂,内力对结构施工影响较大,空间效应明显。而桥塔受力情况直接影响到斜拉桥的稳定和安全,固为了保证施工过程中和成桥后桥塔受力安全、线形和应力满足要求,需要对桥塔施工的每个阶段都要进行严格计算分析和监控,必要时采取调整优化措施。本文以在建潼南涪江大桥曲线花瓶形桥塔斜拉桥为工程背景,在进行平面分析后,做桥塔空间实体单元仿真计算分析,对曲线花瓶形桥塔结构应力分布和发展特点有了整体把握;曲塔在施工过程中存在大偏心效应,在成桥工况下,采用最小应变能法、最小弯曲能法对塔柱预应力的数量及位置进行优化设计,以施工阶段受力优化为目的调整塔柱预应力张拉时机、预应力曲率、临时横撑以及局部预应力等参数得到曲线花瓶形塔柱受力影响结果;监测实际应力与模型中理论应力进行对比,验证理论计算的可靠性以及优化措施的准确性,以达到对同类型桥塔结构设计与施工提供借鉴的意义。本文研究内容有:（1）介绍了斜拉桥分析的基本理论;对于结构受力复杂的斜拉桥桥塔提出空间分析的必要性,引入了大型空间实体有限元Midas/FEA计算软件;曲线花瓶形桥塔应力状态复杂,主塔施工过程中的结构安全及线形控制难度大,同时桥塔施工... 

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 异形桥塔斜拉桥发展概述
        1.1.1 斜拉桥的发展历程
        1.1.2 异形桥塔发展现状
        1.1.3 常见斜拉桥桥塔受力特点
        1.1.4 曲线花瓶形桥塔特点
    1.2 斜拉桥异形桥塔国内外研究现状
        1.2.1 国内外现状概况
        1.2.2 研究意义
    1.3 本文主要研究内容
第二章 曲线花瓶形桥塔相关问题
    2.1 优化分析与监测必要性
    2.2 桥塔有限元模拟方法
        2.2.1 空间分析的必要性
        2.2.2 Midas/FEA应用软件介绍
    2.3 实体单元与梁单元统一
        2.3.1 有限元分析的依据
        2.3.2 实体单元与梁单元差异性
        2.3.3 实体单元与梁单元的协调
    2.4 曲线花瓶形桥塔施工监控
        2.4.1 全桥施工监控主要工作
        2.4.2 施工监控管理系统
        2.4.3 施工监控误差控制
        2.4.4 桥塔施工监控
    2.5 本章小结
第三章 曲线花瓶形桥塔斜拉桥整体静力分析
    3.1 本文研究背景
        3.1.1 工程概况
        3.1.2 桥塔施工方案
    3.2 全桥有限元模型的建立
        3.2.1 主梁的模拟
        3.2.2 斜拉索的模拟
        3.2.3 主要材料及参数设置
    3.3 全桥整体结构静力分析
        3.3.1 施工阶段划分及模拟
        3.3.2 施工阶段计算分析
        3.3.3 成桥阶段静力分析
        3.3.4 索长与索力
    3.4 桥塔成桥状态预应力优化设计
        3.4.1 最小应变能法
        3.4.2 最小弯曲能法
        3.4.3 实际工程中的应用
    3.5 本章小结
第四章 曲线花瓶形桥塔空间受力分析
    4.1 直塔、折塔、曲塔受力简述
    4.2 曲塔大偏心受压理论
    4.3 桥塔FEA空间模型建立
    4.4 曲线花瓶形桥塔施工阶段受力特点
        4.4.1 下塔柱应力施工过程分析
        4.4.2 下横梁应力施工过程分析
        4.4.3 中塔柱应力施工过程分析
        4.4.4 中横梁应力施工过程分析
    4.5 曲线花瓶形桥塔成桥阶段受力状态
        4.5.1 成桥阶段计算工况
        4.5.2 成桥主塔应力
        4.5.3 下塔柱应力状态
        4.5.4 中横梁应力状态
    4.6 本章小结
第五章 施工阶段受力优化设计与监测
    5.1 曲线花瓶形桥塔参数敏感性分析
        5.1.1 预应力筋数量影响分析
        5.1.2 预应力筋张拉时机影响分析
        5.1.3 预应力曲率影响分析
        5.1.4 临时横撑影响分析
        5.1.5 局部预应力影响分析
    5.2 曲线花瓶形桥塔受力优化设计
        5.2.1 预应力筋张拉阶段调整
        5.2.2 临时横撑调整
        5.2.3 中横梁预应力曲率调整
        5.2.4 局部预应力设置
        5.2.5 优化后成桥主塔应力
    5.3 塔柱应力监测结果
        5.3.1 应力监测目的与方法
        5.3.2 下塔柱应力监测结果
        5.3.3 中塔柱应力监测结果
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
    发表的学术论文
    主要参与的项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]某混合斜拉桥曲塔预应力钢束空间张拉顺序分析[J]. 王震.  现代交通技术. 2016(06)
[2]H型斜拉桥桥塔横桥向结构抗震设计与分析[J]. 徐艳,嵇冬冰,王瑞龙.  土木建筑与环境工程. 2014(06)
[3]宜兴荆邑大桥双套拱塔液压同步竖转提升施工[J]. 陈杰,程春阳.  施工技术. 2010(02)
[4]三明台江大桥钢拱塔施工技术[J]. 罗磊.  重庆建筑. 2009(12)
[5]火炬桥异型钢索塔局部应力分析[J]. 陆春阳,吴冲,曾明根,苏庆田,陈军.  计算机辅助工程. 2007(04)
[6]赣州飞龙岛大桥斜拉桥设计[J]. 孙叔禹,谢尉鸿.  桥梁建设. 2007(03)
[7]异形截面斜拉桥索塔锚固区节段足尺模型试验研究[J]. 单炜,李玉顺,于玲,聂玉东.  中国公路学报. 2005(03)
[8]琴桥动力模型试验[J]. 宋广君,檀永刚,张宏斌.  世界桥梁. 2005(01)
[9]沈阳市富民桥塔柱横桥向压弯稳定分析[J]. 谢涛,田野,何云,孙庆东.  桥梁建设. 2004(S1)
[10]琴式斜拉桥构思与实践[J]. 张雷.  桥梁建设. 2004(06)

博士论文
[1]异形截面斜拉桥索塔锚固区节段受力性能研究[D]. 单炜.东北林业大学 2005

硕士论文
[1]斜拉桥异形索塔力学性能研究[D]. 曹严.重庆交通大学 2017
[2]异形斜塔斜拉桥使用阶段受力和桥塔锚固详细应力分析[D]. 程超.西南交通大学 2016
[3]混凝土曲线斜拉桥的结构行为研究[D]. 李豪.西南交通大学 2016
[4]独塔混合梁斜拉桥施工过程分析[D]. 魏一绗.西南交通大学 2015
[5]阆中嘉陵江四桥水滴形索塔空间应力分析[D]. 何善晶.重庆交通大学 2014
[6]无背索曲塔曲梁斜拉桥受力性能研究[D]. 琚明杰.长安大学 2011
[7]横向拱形钢塔斜拉桥全桥计算分析和索塔锚固详细应力分析[D]. 王安怀.西南交通大学 2009
[8]异形斜塔混合梁斜拉桥极限承载力研究[D]. 马筱欢.长安大学 2008
[9]箱形截面索塔锚固区及下塔柱应力分析研究[D]. 刘毅.重庆交通大学 2008



本文编号：3650976