文档介绍：西南交通大学
硕士学位论文
独塔斜拉桥合理成桥索力及设计参数研究
姓名:陈海桦
申请学位级别:硕士
专业:桥梁与隧道工程
指导教师:强士中
20071201
摘要选取了几个重要设计参数—斜塔的倾角、梁塔刚度比和主跨边支座无索区长西南交通大学硕士研究生学位论文第斜拉桥是一种高次超静定结构。与一般桥梁结构最大的不同在于其内力和线形可以通过拉索的索力来调节。本文首先总结和比较了各种确定斜拉桥合理成桥索力的方法,详细介绍了结合最小弯曲能量法和应力平衡法的综合法的原理,利用影响矩阵和优化理论,建立了确定斜拉桥合理成桥索力的线性规划模型。然后利用上述理论,确定了板芙二桥的合理成桥索力,并验证了结果的可靠性。为了探讨独塔斜拉桥的静力特性,本文的第二部分结合实际工程的特点,度,利用有限元程序允登沤辛瞬问治觯饕D谌莅ǎ斜塔的倾角对结构内力、位移和拉索垂度的影响;梁塔刚度比对结构内力和位移的影响;主跨边支座处无索区长度对结构内力和位移的影响;通过比较和分析得出了一些对实际工程有意义的结论。本文第三部分从结构动力特性的基本原理入手,介绍了求解动力特性的数值解法,总结和比较了有限元程序中对斜拉桥梁、索和塔的模拟,着重讨论了各种单元对结构质量和刚度模拟的准确性,最后利用大型有限元程序⒘耸登诺亩扑隳P汀Mü登偶扑悖治隽怂崃和辅助墩的设置对全桥动力特性的影响。关键词:斜拉桥;参数分析;线性规划;有限元程序;动力特性
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⒄斜拉桥又称为斜张桥,是一种组合体系桥梁,其上部结构由加劲梁、斜拉索和桥塔三种构件组成。这是一种桥面体系以加劲梁受压芩魈逑或受弯∷魈逑,支承体系以斜拉索受拉、桥塔受压为主的桥梁【俊K孀沤峁辜算理论、施工工艺和材料性能的完善,斜拉桥在过去短短的多年问,取得了飞速的发展,且呈现出多样化发展的局面,成为到跨径范围内最具有竞争力的桥梁结构形式之一。斜拉桥的雏形远在几百年前就出现过。老挝和爪哇很早就有原始的竹制斜拉桥,开始是斜吊在树上,后来发展为斜吊在竹柱子上。古埃及的海船上也出现过用绳索斜拉的工作天桥。杓屏艘蛔醚鄹颂吹趵那帕海近似于悬索桥和斜拉桥的混合结构,其斜链的松弛垂度很明显。到世纪末,欧洲及美国相继建造了一些带有斜向索构件的桥梁,其中大多近似于悬索桥和斜拉挢的混合结构,如年英国出现的鼬’桥,其中最有名的当属由杓频拿拦俸统さ褐淇缭东河的布鲁克林桥。年建于伦敦河上的牛蚪渐地过渡到以斜拉为主的形式。世纪初虽出现了近代斜拉桥的形式,如法国于年修建的桥和年建成的桥,但当时由于缺乏合适的理论和计算工具,未能充分掌握斜拉桥这种高次超静定结构的力学特性,采用了诸如木料、铁链等不合适材料作为斜拉索,强度低且不能拉紧而处于松弛状态,只有桥面系发生较大变形后,拉索才能承受预期的拉力,这势必会引起斜拉桥的潜在破坏。由于早期几座斜拉桥的破坏,导致此后相当长一段时期内斜拉桥得不到土木工程界的青睐而发展极为缓慢【”西南交通大学硕士研究生学位论文年意大利人桥和
除由于长索自重垂度带来的柔性影响,借以使梁体变形保持在较低范围内【俊V螅崩旁谑澜缟系玫焦惴盒藿ā我国第一座斜拉桥是四川云阳桥,建于年,是一座采用门式塔架跨径为乃髅婊炷列崩牛崩鞑捎盟娣湫筒贾谩M晟海松江县的新五桥也宣告建成,同样采用门式塔架跨径为崩鞑捎盟纪八十年代末建成的天津永河桥主跨为,该桥在动力分析等方面取得了新进展【。自那以后,在吸收国外先进技术和经验的基础上,我国斜拉桥建设和技术有了长足发展。从年代末开始长大斜拉桥设计与施工,至今已建成U庑┏浞直砻魑夜崩沤ㄉ杷郊嚎缛胧澜缦冉辛小F裎V梗西南交通大学硕士研究生学位论文第世纪年代,德国工程师首先重新认识到斜拉桥结构体系的优越性并加以大力提倡。他指出:对钢斜拉桥必须施加足够高的应力来消世界上第一座现代斜拉桥是年由杓啤⒌鹿鶧公司在瑞典建造的牛们趴缍炔贾梦..,采用门式塔架,两对斜拉索按纯扇形布置,由两片钢板梁组成加劲梁。随后设计思想被其它工程师继承与发展,年原联邦德国在建成了跨越莱茵河的庾徘宄母隽诵崩潜在力量的信号。上述两座桥均采用稀索与钢加劲梁,这也是早期现代斜拉桥的共同特点。年由杓圃谖谌鹄ㄔ斓腗桥成为世界上第一座混凝土斜拉桥,全长渲行崩挪糠治面竖琴型布置。年在山东建成济南黄河大桥,其主跨为祝K双索面扇形布置拉索的混凝土斜拉桥,采用悬臂现浇混凝土施工工艺。世跨径大于的斜拉桥近余座,其中跨径超过的己有座,目前最大跨径达暇┏そ诙笄拍虾褐髑。现在,香港昂船洲大桥方案为髅娓窒淞盒崩牛唇ńǔ傻乃胀ǔそ笄胖骺绱锏搅历史上主要刷新跨径记录的斜拉桥如表示。
.执崩诺奶氐慵胺⒄骨魇由于计算理论的改进和新型、高强材料的应用,现代斜拉桥得