文档介绍：大连理工大学
博士学位论文
大跨度自锚式斜拉悬索桥分析方法与性能研究
姓名:韩立中
申请学位级别:博士
专业:桥梁与隧道工程
指导教师:张哲
20091201
摘要近年来,随着交通科技的发展各种各样的桥型也随即产生,大跨径悬索桥与大跨径斜拉桥更是发展迅速。但是随着桥梁所处的空间、施工条件以及经济造价的限制,这些大跨径桥型越来越受到限制;桥型多样化,空间结构桥梁增多是桥梁发展的趋势所在。新工艺、新材料和高性能计算机的出现,使得与桥梁设计相关理论在近三十年得以迅速概念设计方面:经过解析与数值分析理论的发展,明确了典型结构体系的力学特性,涌现了各种样式悬索桥、斜拉桥,协作体系桥梁。自锚式、地锚式悬索桥以其优美的线型、新颖的外观以及选址灵活等特点受到大家喜欢。地锚式悬索桥虽然是大跨径甚至超大跨径桥梁的首选,但是它那硕大的锚碇受到施工以及经济的制约越来越让人们伤透脑筋。自锚式悬索桥而越来越受到青睐,一大批大跨度自锚式悬索桥也就应运而生。但是受到材料以及力学体系的限制跨径也受到很大制约,只能在中小跨径徘徊。斜拉桥的跨径也作的越来越大,已经超过千米的斜拉桥世界上也有好几座,发展势头也锐增。斜拉桥的刚度以及挺拔的力度也受到人们的青睐,在中小跨径以及大跨径桥梁,跨江、跨海等地理位置复杂的地形、还有风速以及地震恶劣环境条件下的地形都能看到斜拉桥挺拔的身影。但是斜拉桥随着跨径的增加,随着力学体系要求,斜拉桥的塔高越来也越高,千米级斜拉桥的塔高达到嗝咨踔米,这么高的普通建筑都受到力学和环境的挑战,何况还受到静力以及动力不断施加的桥梁,施工难度以及监控相当复杂。况且还有地形以及航空管制等外界事物的必然限制。综合以上很多因素的考虑,基于大连湾跨海大桥的实例,,还受到交通部西部交通建设科技项目“。西部交通建设科技项目基金自锚式斜拉一悬吊协作体系桥作为一种新型的桥梁结构形式,具备了传统的斜拉一悬吊协作体系桥的诸多优点,而且由于庞大锚碇的取消,更好的适应了深海软土地基的建设,在不良地质环境条件下具有强劲的竞争力,目前已被工程界所采纳。但从已有的文献看,对这种桥型静、动力性能的研究颇为少见。,,本文以拟建的大连湾跨海大桥以及金州湾跨海大桥为工程背景,基于几何非线性有限元理论、图论优化理论,对大跨度自锚式悬索桥整体稳定与极限承载力、结构动力特性、地震响应分析、抗震减震、颤振稳定、抗震可靠度、结构系统可靠度等几个方面开展了大跨度自锚式斜拉一悬索桥分析方法与性能方面的研究。本文的研究工作和取得的主要成果有:发展、完善。大连理工大学博士学位论文
。疚慕悸塾τ糜诒”诟思峁辜扑悖⒘吮”谄拭娴耐寄P停霉亓>卣和基本回路矩阵简洁而又准确地描述了薄壁剖面的拓扑关系。利用图论导出的计算扇性坐标、袅鳌⒍渭袅骱屯淝袅鞯木卣蠓匠淌健6匀我飧丛拥谋”谄拭妫灰建立了图模型,得到关联矩阵和基本回路矩阵,就可利用以上各矩阵方程式方便地用电子计算机求解,从而避免了在具体计算过程中判断剖面的拓扑关系而引起的困难。用图论作工具,研究了薄壁杆件在自由扭转时剖面极限扭矩的计算方法。治鲅芯苛诵髑拧⑿崩拧⒆悦J叫崩髑诺南喙乩砺邸1疚难≡翊笮屯ㄓ有限元程序魑=峁狗治鋈砑谇蠼夤讨屑迫肷鲜龈髦址窍咝砸蛩氐挠跋欤以大连湾跨海大桥大连港主通航孔为工程背景,建立平面杆系计算模型。把自己分析的梁柱效应理论、虚位移原理应用于自锚式斜拉悬索桥力学分析当中,结合邢元软件,更好分析此桥产生的非线性力学效应。谟邢拊@砺郏悸嵌嘀址窍咝砸蛩兀⒂邢拊DP停源罅蹇绾4笄糯连港主通航孔推荐方案主跨的自锚式斜拉一悬索协作体系桥的静力行为进行了详尽分析,包括刚度特性、内力、吊索疲劳问题、交接区的变形。悦J叫崩恍跣魈逑登诺亩μ匦灾饕0ㄌ逑档淖哉衿德屎椭髡裥停是该体系桥进行动力响应分析的前提和基础。通过建立空间有限元计算模型,对采用自锚式斜拉一悬吊协作体系的大连港跨海大桥的动力特性进行了分析,并与相同跨径和结构参数的地锚式斜拉一悬吊协作体系桥进行了对比研究,总结了自锚式斜拉一悬吊协作体系桥动力特性的新特点并揭示了其原因。直鹩梅从ζ追椒ê褪背谭治龇椒ǘ源罅酆M宕笄拍舛ǖ慕峁固逑到辛丝拐分析。根据抗震分析结果,选定了结构体系,采用了摩擦支座减震技术,并对粘滞阻尼技术进行了探讨。本文将精确高效的虚拟激励法引入到自锚式斜拉一悬吊协作体系桥的地震响应分析中,对此桥在随机地震荷载作用下的地震响应进行了系统地研究,重点