一、大跨径斜拉桥交叉索的构思及可行性分析(论文文献综述)
孔丹[1](2020)在《基于破损安全的柔性吊桥关键构件优化设计分析》文中指出西南地区山峦重叠、沟壑纵横,多为高山峡谷地带,它的地质地貌决定了柔性吊桥在山区桥梁中占有一席之地。虽然柔性吊桥设计时各构件均考虑了一定的安全系数,但服役中有很多的不确定因素(比如:大幅超载、疲劳、锈蚀等)均会导致其破损,对结构的安全运营造成威胁。本文以车里格桥为例,基于破损安全理论提出了索夹保险索、基于寿命差的破损安全吊杆、风缆系统的优化设计措施,并对其进行受力分析研究。(1)介绍了柔性吊桥的优势、受力及发展史,然后对结构优化设计及破损安全理论进行详细阐述;提出柔性吊桥索夹、吊杆以及抗风性能优化设计方案。(2)结合工程实例,基于破损安全理论提出了在两索夹间设置保险索的优化方式,实时监控索夹情况,亦能为索夹提供附加抗滑力;总结保险索计算方法并提出其修正最小破断拉力公式,最后对保险索的使用参数进行分析研究。(3)把单吊杆优化为基于强度差和应力差的内外部分组成的单吊杆体系,对比分析得出上述方案并不能实现其寿命差;因此提出在S束下方设置弹性块的方法实现其应力幅差,利用全动力模拟方法对吊杆骤断进行模拟,得出随着弹性块刚度的增加动力响应越接近于静力结果;最后通过改变F、S束的面积比和刚度比来研究寿命差破损安全吊杆的最佳参数。(4)利用动力特性分析不同形式抗风索的性能,得出V型抗风索的抗风性能最佳;从角度、横截面积参数对其进行优化研究,得出45°夹角抗风索是最优方案,其横截面积的适用范围为0.75A~A;针对堰塞湖灾害引发的主缆断裂问题,提出了上下游抗风索承载力不一、抗风索锚固处理及两种措施组合的方式对吊桥的抗风性能进行优化。
袁吉汗[2](2020)在《超大跨径混合空间缆索悬索桥的力学性能分析》文中研究说明目前,国内外掀起了一股跨海连岛大桥的建设热潮,为了避免修建深海深水基础,并满足50万吨级的轮船通航要求,需修建4000~5000米的超大跨径海峡大桥。针对超大跨径悬索桥的需求,依据二次直纹曲面方程,本文提出单叶双曲面混合空间缆索悬索桥和双曲抛物面混合空间缆索悬索桥两种新桥型,空间缆索结构体系可提高超大跨径悬索桥的抗侧刚度和抗扭刚度,提高其抗风稳定性。本文以琼州海峡大桥为工程背景,进行超大跨径空间缆索悬索桥的几何构形研究、工程参数设计、内力分析、动力模态和抗风稳定性研究,以验证混合空间缆索悬索桥的优势。本文的主要研究成果如下:制作15m单叶双曲面空间缆索悬索桥的缩尺试验模型,进行了不同荷载模式下的力学性能试验研究。试验结果表明:竖向加载条件下,单叶双曲面空间缆索悬索桥的竖向位移较平行缆索悬索桥减小,竖向刚度略有提高,空间缆索的各主缆间协同工作,应力分配均匀;水平加载时,由于空间索网的侧向约束作用,水平位移较平行缆索悬索桥明显减小,抗侧刚度有较大提高。偏载作用下空间缆索悬索桥加劲梁产生的扭转角较小,大幅度提高了抗扭刚度,空间缆索悬索桥具有良好的空间整体性。建立5000m级单叶双曲面混合空间缆索悬索桥的有限元模型,进行静力荷载结构受力性能、动力模态特性及抗风稳定性研究,结果表明:对比于平行缆索悬索桥,单叶双曲面混合空间缆索悬索桥的扭转频率和扭弯比均有大幅度的提高,扭转频率为平行悬索桥的2.5倍,扭弯比达到了2.88,约为平行悬索桥的236%;其侧倾失稳、扭转发散及颤振失稳的临界风速数值分别达到180.0m/s、143.91m/s、91.21m/s,平行悬索桥的相应数值分别为111.33m/s、57.94m/s、20.83m/s,单叶双曲面混合空间缆索中的钢丝缆索和碳纤维空间缆索协同工作,大幅度提高了抗风稳定性。以琼州海峡跨海大桥为工程背景,依据双曲抛物面直纹性,提出5000m级琼州海峡双曲抛物面混合空间缆索悬索桥的设计方案,平行钢丝主缆承担竖向荷载,碳纤维空间辅助缆索提高超大跨径悬索桥的空间刚度,优势互补,协同工作,具有结构空间刚度大、施工方便和抗风稳定性好等优点。建立ANSYS有限元分析模型,进行动力模态特性及抗风稳定性分析,研究表明:双曲抛物面混合空间缆索悬索桥的扭转频率为平行悬索桥的2倍,扭弯比约为平行悬索桥的195%,其侧倾失稳、扭转发散及颤振失稳临界风速分别达到156.55m/s、112.96m/s、71.18m/s,较平行悬索桥分别提高40.6%、95.0%及241.7%。为进一步提高双曲抛物面混合空间缆索悬索桥的颤振抗风稳定性,提出了强台风临时附加抗风缆索技术措施,可确保5000米级琼州海峡跨海大桥具有抵御20级超级台风的能力,为建造琼州海峡跨海大桥提供了重要的技术依据。
寇静[3](2020)在《不同边中跨径比的斜拉桥结构体系及其性能分析》文中提出当边跨与中跨的跨径之比(边中跨径比)较小时,斜拉桥为极度不对称结构,但在一些受条件限制的工程中,这种结构却是一种可适应需求的结构形式,因此对其不同的结构体系及力学性能开展研究具有重要的理论和实际意义。本文以自锚式斜拉桥(即常规的斜拉桥)、主梁与锚碇分离的部分地锚式斜拉桥以及主梁与锚碇固结的部分地锚式斜拉桥三种结构体系斜拉桥为研究对象,研究了其各自适宜的边中跨径比范围,并分析了边中跨径比及主梁类型变化对力学性能的影响。论文的主要工作及结论概括如下:(1)通过分析各种结构体系斜拉桥成桥阶段及施工阶段主梁与桥塔的静力平衡关系,确定了需重点关注的受力最不利阶段及位置。(2)从成桥阶段及施工阶段主梁与桥塔受力安全性角度,通过一个实例,提出了一种可手算的快速力学分析方法,用于初步估算各种结构体系斜拉桥的边中跨径比适用范围。(3)通过分析成桥阶段及施工阶段结构力学性能,得到了各种结构体系斜拉桥的边中跨径比适用范围,并确定了边中跨径比、主梁类型变化对静力特性的影响规律,结果表明:自锚式斜拉桥在边中跨径比0.275~0.5范围内满足受力要求,边中跨径比变化对静力特性的影响较复杂;主梁与锚碇分离及主梁与锚碇固结的部分地锚式斜拉桥在边中跨径比0.15~0.4范围内满足受力要求,当边中跨径比为0.275左右时部分关键静力响应最小;三种结构体系斜拉桥通常情况均宜采用钢箱梁方案。(4)通过分析得到了部分地锚体系斜拉桥由温度效应引起的纵桥向位移及内力变化规律,发现整体升温作用下,随着边中跨径比减小,两种体系的纵桥向位移及内力大致减小。(5)通过分析得到了自锚体系斜拉桥改变悬拼施工方案后施工阶段的力学性能,结果表明:边跨全部梁段在支架上拼装后再与中跨对称张拉斜拉索方案(方案一)和从压重段开始边跨超前中跨一个节段悬臂拼装方案(方案二)的施工阶段主梁弯矩及塔顶最大位移均有所改善,但桥塔朝边跨侧位移有所增大。且方案一的塔底压应力显着减小,施工阶段桥梁稳定性显着增强。
胡佳[4](2019)在《超大跨径部分地锚交叉索斜拉桥结构体系研究》文中进行了进一步梳理千米级常规体系斜拉桥存在着主梁自重过大、桥塔过高等难题,已成为斜拉桥跨径进一步突破的技术瓶颈。为综合解决上述难题,提出了部分地锚交叉索斜拉桥新体系,即通过将部分长索在边跨地锚、中跨交叉的新理念,大幅减小拉索传给主梁的水平压力并降低塔高。为了验证超大跨径部分地锚交叉索斜拉桥(新体系)的安全性、可行性和经济性,本文对部分地锚交叉索斜拉桥与常规自锚斜拉桥进行了力学性能的比较分析,对新体系斜拉桥的施工方案、结构参数和经济性进行了较系统的理论和数值分析,对超长拉索、辅助索和交叉索索网的振动控制问题进行了探讨。主要研究成果如下:(1)在原理上论证了部分地锚交叉索斜拉桥能够解决制约斜拉桥跨径发展的瓶颈问题。新体系斜拉桥通过将中跨长索交叉、边跨长索地锚,不对主梁产生轴压力,可大幅度减小主梁的水平压力。交叉索倾角可适当减小,从而降低塔高。对新体系斜拉桥的施工方案进行了研究,通过在悬臂端架设牵引索,使施工阶段的主梁处于可控状态,且自锚梁段内轴压力不致增加。建立了新体系斜拉桥和常规体系斜拉桥的有限元分析模型,为后续研究提供了计算工具。(2)考察了主跨1408m常规体系斜拉桥和新体系斜拉桥成桥、运营和施工阶段的静力特性,分析了汽车荷载、温度作用、极限静风作用下结构响应。结果表明,根据恒载和活载考虑局部效应确定的主梁参数能满足温度、极限静风等计算要求。两种斜拉桥的静力稳定安全系数均大于4,且新体系的稳定安全系数大于常规体系40%以上。比较了常规体系和新体系的动力特征,新体系地锚索对索塔纵弯、主梁纵飘振型具有显着约束,但交叉索对主梁侧向弯曲的约束作用不显着。(3)对主跨1408m部分地锚交叉索斜拉桥的辅助墩布置、塔梁约束体系、交叉索区长度和跨高比进行了参数分析,得出了如下结论:(a)辅助墩设置较少,新体系主梁在汽车荷载作用下挠度较大,自锚索索力变化幅度大,容易引起尾索疲劳破坏;辅助墩设置过多,索塔处极限静横风效应较大。对部分地锚交叉索斜拉桥,辅助墩宜设置数量以23个为宜。(b)在温度作用下,刚结体系和弹性约束体系的塔底弯矩巨大。在纵向地震作用下,刚结体系和弹性约束体系的塔底弯矩大,阻尼约束体系则在塔底和上塔柱分支处有较大弯矩。结合静力约束体系和动力约束体系要求,部分地锚交叉索斜拉桥的约束体系宜选用飘浮体系或半飘浮体系。(c)交叉索梁段长的增加具有如下影响:主梁恒载轴压力减小;汽车荷载作用下主梁最大正弯矩和最大负弯矩均减小,中跨跨中竖向挠度有小幅度增加;极限静纵风作用下塔底弯矩增加;极限静横风作用下主梁横向位移和竖向弯矩无明显变化;低阶自振频率增加,振型顺序发生变化。(d)跨高比增加使主梁恒载轴压力显着增加;汽车荷载作用的跨中挠度增大;极限静纵风作用下的塔底弯矩和地锚索平均索力变化值减小;低阶自振频率增加。(4)针对超大跨径部分地锚交叉索斜拉桥拉索的振动问题,探讨了三类抑制振动措施:(a)采用半主动控制的梁端阻尼器制振效果优于采用被动控制的梁端阻尼器。但是,梁端阻尼器对拉索跨中的振动抑制效果有限,还需结合其它措施。(b)辅助索—拉索索网体系对提高索面刚度效果明显。曲线辅助索和直线辅助索制振效果相差很小。辅助索索网不仅能提高面内振动频率,亦能通过辅助索牵连提高面外振动频率。当辅助索道数小于5道时,增加辅助索对提高索面刚度作用显着,但多于5道时,作用效果提升不明显。辅助索面积(张拉力)增加可提高索面刚度,特别对高阶振型有效。(c)拉索交叉点布置被动控制阻尼器和半主动控制阻尼器时的阻尼比相比于无阻尼器方案有大幅提高,且以半主动控制方案最佳;另外,部分交叉点布置阻尼器方案优于全部交叉点均布置阻尼器方案。(5)与常规自锚式斜拉桥和单跨地锚悬索桥相比,新体系斜拉桥的经济性具有以下特征:(a)新体系斜拉桥的最优跨高比约为5.56.0。(b)新体系斜拉桥的经济跨径约为900m2100m。(c)跨径10002200m新体系斜拉桥最优交叉索区长度与跨度之比约为0.10.28。
邓富颢[5](2019)在《多塔斜拉桥新体系及徐变次内力研究》文中研究表明斜拉桥是高次超静定柔性结构,而多塔斜拉桥相比双塔斜拉桥刚度更小,所以整体结构更加偏柔性,主要原因是中塔没有端锚索来限制其变位,导致索塔刚度偏小、整体刚度过低,进而导致主梁的挠度显着增大,而这一缺点也成为限制多塔斜拉桥实际应用的首要原因。组合梁应用在斜拉桥上时,因承受较大的轴力,徐变效应明显,其产生的徐变次内力是其在设计中需要关注的重点。为解决上述两个难点,本文提出新体系、利用新材料,通过计算、试验和分析提供切实可行的解决方案,主要工作如下:(1)针对多塔斜拉桥的中塔刚度不足问题,本文提出了一种新型的三塔斜拉桥方案:大小伞方案,旨在提高多塔斜拉桥的整体刚度,同时将全桥成本控制在经济合理的范围内。即鉴于边塔拉索提供的支撑刚度远大于中塔拉索,故扩大边塔拉索支撑主跨的范围,同时减小中塔拉索支撑主跨的范围,此方案在外形上类似于大小不同的3个“伞”,故称之为大小伞斜拉桥体系。通过MIDAS对一主跨为2×600m的三塔斜拉桥的不同方案进行计算对比,从刚度、内力以及经济性上可见新方案相对传统方案具有很强的优势。(2)三塔斜拉桥采用大小伞方案时,因边塔大伞的增大,斜拉索在主梁上水平分力的累加也相应增大,采用组合梁时,其收缩徐变问题也相应突出,在此考虑用钢-UHPC主梁来克服这一问题,因此有必要对UHPC的徐变特性进行研究。为分析UHPC的徐变特性以及徐变对组合截面的影响,本研究共设计制作4根柱进行徐变观测试验,包括2根全截面UHPC柱,2根钢-UHPC组合截面柱,每种柱的养护条件分为高温蒸养护和自然养护两种情况,对4根柱通过预应力施加荷载,在持续荷载作用下UHPC将产生徐变,对各柱的应变进行约1年的连续观测。本试验主要关注UHPC在不同养护条件下的徐变应变以及由于徐变导致的钢-UHPC组合截面的应力重分布,然后通过对比计算值与试验值,为组合梁的设计和应力重分布分析提供依据。(3)UHPC的徐变影响因素包括多个方面,目前关于混凝土的徐变也有多种计算理论,采用按龄期调整的有效模量法对钢-UHPC组合截面试验柱进行理论分析,探究组合截面的应力重分布规律,得到组合截面的名义徐变系数、钢和UHPC的应力应变增量等参数的计算公式,最后,将理论值与试验值进行对比,检验其合理性。(4)斜拉桥采用钢-UHPC组合梁时,斜拉索会产生较大的水平分力作用在主梁上引起UHPC桥面板产生徐变。本文提出对多塔斜拉桥刚度优化的大小伞斜拉桥方案将中塔减小,边塔增大,这样导致边塔的斜拉索数量增多,在边塔处主梁产生的水平分力累加也更大,依托对多塔斜拉桥刚度分析的斜拉桥有限元模型,考虑施工过程及UHPC的时变特性,探讨UHPC的收缩徐变对钢-UHPC于组合梁斜拉桥的长期性能影响,为简化斜拉桥时变行为的分析过程,采用了按照龄期调整弹性模量法进行计算分析。
陈恒大,姚丝思,邬晓光[6](2017)在《多塔斜拉桥刚度提升措施》文中研究表明为进一步提升多塔斜拉桥的跨越能力,明确多塔斜拉桥的结构特征,对比分析了常规双塔斜拉桥和多塔斜拉桥在活载作用下的变形特点,通过对大量文献研究成果的整理分析,得出了各类提升多塔斜拉桥主塔刚度措施的优缺点.分析了跨中交叉布索的多塔斜拉桥的受力机理,解决了多塔斜拉桥整体刚度不足的力学缺陷,并以昆斯费里大桥为依托工程,验证了跨中采用交叉布索的多塔斜拉桥方案的可行性.研究结果表明,第1类措施容易引起结构整体自重增大,拉索有效支承效率降低,破坏了斜拉桥轻盈雅致的整体美感,建议辅助采用;第2类措施改变结构体系,有较高的效率,建议重点采用;第3类措施单独使用提升中塔纵向刚度的效果不明显,建议辅助采用.
姚丝思[7](2017)在《交叉索多塔斜拉桥结构刚度及拉索交叉比例研究》文中研究表明多塔斜拉桥有多个主跨,较传统的双塔斜拉桥具有跨越能力大、施工难度小、造价较低的优势,但由于中间桥塔缺乏端锚索及辅助墩等必要的约束,导致结构整体刚度不足,这是制约其发展的关键因素。前人为此提出多种缆索约束的概念设计方案,本文结合英国昆斯费里大桥的建设,就跨中设置交叉索来提高多塔斜拉桥结构刚度这一方法进行系统性研究,主要工作有以下几个方面:(1)为从理论角度研究交叉索的作用机理,基于变形协调原理,通过力学分析推导出了考虑塔、梁自身刚度影响下的交叉索多塔斜拉桥中塔抗推刚度估算公式,并进行了算例验证。结果表明,本文推导的公式解与有限元解的误差在2%8%之间,满足多塔斜拉桥概念设计阶段的精度要求。交叉索的作用机理是当中塔发生纵向位移时,跨中梁重在交叉背索中重新分配,使得中塔侧交叉索索力增大,边塔侧交叉索索力减小,边塔侧交叉拉索的索力变化量平衡了使得跨中主梁上挠的竖向力,从而减小了主梁变形,增大了结构刚度。随着交叉索数量的增多,中塔刚度不断增大,跨中设置10对交叉索时中塔水平位移减小量高达51%。对于交叉索多塔斜拉桥而言,桥塔自身刚度的改变对中塔抗推刚度的影响大于主梁,但二者皆小于跨中交叉索对中塔抗推刚度的影响。(2)为研究交叉索对结构刚度的影响程度及规律,提出了多塔斜拉桥设置跨中交叉索的两种方案,通过改变跨中交叉索对数,共建立11个对比方案进行有限元分析。结果表明,在不平衡荷载作用下,设置跨中交叉索使得桥塔位移、中塔内力、主梁内力、主梁变形以及跨中拉索索力变化值均大幅减小,边塔内力有所增大。交叉索表现出一种“连接件”的作用,使之前不参与受力或参与较弱的构件受力增大,削弱了主要受力构件的内力峰值,从而减小了结构的变形,使得全桥受力更为均衡,各构件材料得以充分利用。(3)为给出基于双指标的拉索交叉比例合理范围,通过对基于结构刚度的交叉索效率指标、基于全桥用索量的交叉索经济性指标进行分析,并结合现行规范与实桥经验数据,确定两指标的限值,将设置不同比例交叉索的多塔斜拉桥划分为三个区域,各区域内斜拉桥的刚度、用索量各有差异,通过分析确定交叉索斜拉桥的优选方案。结果表明,最优方案为采用方案2方法设置交叉索,且拉索交叉比例合理范围为15%35%,若必须采用方案1,则拉索交叉比例应控制在16%以内以保证结构经济性。
赵晓晋[8](2017)在《独塔地锚PC斜拉桥结构参数及体系研究》文中提出本文针对独塔地锚预应力混凝土(PC)斜拉桥,以得到其适宜选取的体系及结构参数范围为目的展开了研究。介绍了研究对象的结构形式,论述了地形条件、施工工艺及主梁力学平衡机理,确定了适宜选取的体系。在此基础上建立了以安全要求为基础综合考虑经济性能及美观要求的结构性能评价体系,并据此展开了对独塔地锚PC斜拉桥关键结构参数合理范围的研究。所做的主要工作及主要成果包括:(1)通过对工程实例的调研,总结独塔地锚PC斜拉桥适应的地形条件为高低起伏的山区峡谷地形,适应的施工工艺为主跨悬臂浇筑施工,边跨悬臂浇筑或支架施工。(2)对不同斜拉桥体系进行恒活载内力计算,研究其力学平衡机理。结果表明:与常规斜拉桥相比,独塔地锚PC斜拉桥不对称性较高,结构受力特点为塔柱两侧拉索水平力差值较大,作用于主梁后需借助塔柱、承台或锚碇传递至基础,且塔柱所受弯矩较大;独塔半地锚PC斜拉桥的轴力平衡机理与跨中设伸缩铰的双塔半地锚斜拉桥相同,均需要锚碇所受的基底摩擦力及土侧压力平衡不对称结构极大的拉索水平力差值;但是,同为半地锚斜拉桥,双塔三跨锚碇与主梁分离的体系与独塔体系轴向受力截然不同,前者主跨塔梁结合处压力转化为跨中拉力,其所具备的减小塔梁交接处轴力以增大主跨跨度的优点并不适用于后者;独塔半地锚PC斜拉桥宜采用支撑体系,边跨主梁与锚碇宜固结;独塔全地锚PC斜拉桥宜采用固结体系且无下塔柱或采用截面面积较大的下塔柱。(3)论证了结构设计的造型适应性,提出了中小跨径独塔斜拉桥设计计算时需要考虑拉索承担的恒活载比例的观点,推导了体现结构整体刚度的活载作用下塔顶偏位及主跨最大挠度计算公式,构建了体现结构经济性的总造价及单位桥长造价估算方法,形成了以安全要求为基础综合考虑经济性能及造型需求的结构性能评价体系,为后续研究解决了研究方法问题。(4)以结构性能评价体系对独塔半地锚PC斜拉桥进行了研究,选定了边主跨比、锚碇边跨长度比、主跨边索倾角为关键结构参数,提出:(1)边主跨比的合理取值范围在0.250.50左右,跨度越大、锚固单价(锚碇锚杆承担荷载比)越高取值越大;当受地形条件限制仅考虑主跨跨越能力而边主跨比较小时,应适当降低主跨边索倾角增大地锚背索索距;当地形开阔考虑全桥跨越能力时,边主跨比宜取大值,且宜选择较大主跨边索倾角及较小锚碇边跨长度比;(2)当地形条件适宜采用独塔半地锚PC斜拉桥时,锚碇边跨长度比越大经济性能越高;(3)合理主跨边索倾角的取值在22.0°左右。研究表明了独塔半地锚PC斜拉桥在受地形条件限制仅考虑主跨跨越能力而边主跨比较小时经济性能优于常规斜拉桥。(5)以结构性能评价体系对独塔全地锚PC斜拉桥进行了研究,选定了塔柱倾角、地锚背索倾角、主跨边索倾角为关键结构参数,提出:(1)塔柱倾角的合理取值范围在65°85°左右,且需满足最小塔柱倾角的要求;跨度越大、主跨边索倾角越大经济塔柱倾角取值越大,地锚背索倾角越大、锚固单价(锚碇锚杆承担荷载比)越大经济塔柱倾角取值越小;当地锚背索倾角取值合理时,经济塔柱倾角均大于根据受力及造型要求得到的最小塔柱倾角;(2)合理地锚背索倾角的取值在60°左右,在50°70°之间;(3)合理主跨边索倾角的取值在22.5°左右,20.5°25.0°之间,跨度越大、锚固单价越高取值越大。(6)分别对独塔半地锚及全地锚PC斜拉桥进行了试设计,并以此验证了活载作用下塔顶水平偏位、主跨最大挠度及材料用量的计算公式。
陈恒大[9](2017)在《斜拉桥近似解析方法研究》文中研究说明现代斜拉桥经过短短60余年的发展,取得了举世瞩目的伟大成绩;经过一甲子的轮回,也迎来了崭新的困难和挑战。人们对其跨越能力要求的提高决定了斜拉桥需要有更大的跨径和更多的桥跨,桥梁工程师可以通过增大斜拉桥单跨跨径或增多斜拉桥的桥跨数量来解决这一问题。双塔斜拉桥增大主跨跨径最主要的限制因素是近塔处主梁轴力过大;发展多塔斜拉桥最关键的问题是多塔斜拉桥中塔刚度不足、整体稳定性差。针对以上的问题,在桥梁概念设计阶段不便将所有海选方案进行室内试验或有限元分析,推导相应斜拉桥的力学性能估算公式就显得尤为重要。本文对斜拉桥力学性能的近似解析方法研究所作的工作和取得的成果有:(1)通过对各文献的整理分析,得出了主梁轴向压力是影响斜拉桥跨径增大的最主要因素,为深入探寻斜拉桥极限跨径,快速计算出不同拉索布置型式的大跨斜拉桥主梁轴力,基于密索斜拉桥索膜假定,考虑近塔处与跨中处的主梁无索区长度,求解出拉索在主塔上的位置方程,推导恒活载作用下扇形体系斜拉桥主梁轴力修正公式,并简化出拉索布置型式为辐射型、竖琴型的斜拉桥主梁轴力公式,且与丹麦学者Gimsing、我国学者王伯惠的轴力公式进行对比及算例验证。研究表明:大跨径斜拉桥在进行主梁轴力计算时,需要适当考虑近塔处主梁无索区长度和跨中处主梁无索区长度。(2)以钢主梁极限抗拉、抗压强度相等即跨中地锚段主梁所受拉力和近塔处主梁所受压力相等为前提,基于斜拉桥索膜假定,求解部分地锚斜拉桥极限跨径,并得到其极限锚跨比。推导了部分地锚斜拉桥极限跨径下的主要力学指标并与有限元解进行对比。研究结果表明:基于主梁轴力的部分地锚斜拉桥极限跨径约为普通自锚斜拉桥的1.4倍,其极限锚跨比约为0.293;本文推导的部分地锚斜拉桥主要力学指标的公式解与有限元解基本吻合。(3)为深入分析基于主梁轴力的部分地锚交叉索斜拉桥极限跨径,作出四类斜拉体系主梁轴力简图,验证了部分地锚斜拉桥及部分地锚交叉索斜拉桥的主梁受力优越性。以充分利用钢材的极限强度为前提,对于带有交叉索的部分地锚斜拉桥,令其跨中交叉索区段主梁最大轴压力等于近塔处的主梁轴压力,基于斜拉桥索膜假定,求解其极限跨径、极限锚跨比及主要力学指标,并与有限元结果进行对比。研究结果表明:部分地锚交叉索斜拉桥极限跨径为普通自锚斜拉桥的1.5倍,其极限锚跨比约为0.333;本文推导的公式能满足概念设计阶段的要求,适用于快速分析部分地锚交叉索斜拉桥的受力特征与主要力学指标。(4)基于最简单的多塔斜拉桥——三塔斜拉桥,考虑主塔刚度对振动频率的影响,应用Rayleigh法,给出了主梁竖向自由振动的振型函数和主塔纵向自由振动的振型函数,并推导出考虑主塔刚度影响的三塔斜拉桥竖弯基频公式,且对其精确性进行了多个算例验证。研究表明:主塔刚度对于三塔斜拉桥竖弯基频影响较大,计算时应予以考虑。(5)为探寻多塔斜拉桥刚度特征,选取三塔斜拉桥建立弹簧刚度等效模型,基于变形协调原理,求解多塔斜拉桥边塔、非边塔纵向抗推刚度,对推导的公式进行算例验证,根据推导的桥塔纵向抗推刚度公式分析了塔顶纵向位移及桥塔纵向抗推刚度与桥塔自身刚度、左右跨主梁刚度、拉索与主梁夹角、拉索线刚度和桥塔上拉索锚固间距等因素有关,并结合国内外盛名的几座多塔斜拉桥探讨了工程实际中提升桥塔纵向抗推刚度的措施。(6)基于变形协调原理对单位荷载作用下多塔斜拉桥拉索竖向支承刚度进行了公式推导,计算过程中考虑了桥塔的自身刚度、主梁自身刚度、拉索变形和桥塔的弹性压缩等因素,且对计算中产生的提供拉索伸长的水平力和提供桥塔偏位的水平力等进行了分别求解。研究结果表明:本文推导的拉索竖向支承刚度公式可以较真实的反应多塔斜拉桥的刚度特征,可以为多塔斜拉桥的概念设计提供依据和参考。(7)为深入研究跨中交叉索对多塔斜拉桥的作用机理,基于变形协调原理,推导了在塔、梁自身刚度影响下,交叉索对多塔斜拉桥纵向抗推刚度的估算公式,并进行算例验证。研究表明:跨中交叉索可以使主梁挠度减小,进而提高多塔斜拉桥的整体刚度。多塔斜拉桥整体刚度随交叉索数量的增加而增大,设置10对交叉索后中塔塔顶偏位减小量高达51%,但桥塔刚度增大趋势逐渐减缓。对于交叉索多塔斜拉桥而言,桥塔自身刚度的改变对中塔抗推刚度的影响大于主梁,但二者皆小于跨中交叉索对中塔抗推刚度的影响。
李忠三[10](2014)在《基于静动力特性的多塔长跨斜拉桥结构体系刚度研究》文中进行了进一步梳理摘要:多塔斜拉桥在二十世纪中期就已经出现,但是发展一直较缓慢,制约其发展的一个关键因素就是整体刚度偏弱,为此国内外学者开展了一定的研究。当多塔斜拉桥进入大跨径时,其刚度问题更加突出,本文在前人研究成果的基础上,结合交通运输部科技项目“多塔长大斜拉桥关键技术研究”(项目号:2013315494011),主要针对多塔长跨斜拉桥的刚度相关问题进行系统性的研究。本文的主要工作包括以下几个方面:(1)提出了多塔斜拉桥整体刚度指标,定义了多塔斜拉桥竖向刚度代表值,并对其限值进行了讨论,为本文的后续研究提供了判别标准。在广泛收集资料的基础上,对已建及拟建多塔斜拉桥的结构参数进行了统计并结合理论分析提出了多塔斜拉桥的合理塔跨比区间。(2)提出了多塔斜拉桥结构变形计算的隔离结构法,基于Matlab语言编制了相应程序,提高了刚度参数优化时主梁活载变形计算的效率。基于多塔斜拉桥不同于常规斜拉桥(双塔或单塔斜拉桥)的受力特点,推导了考虑塔梁刚度的拉索支承刚度系数的计算公式并进行了验证。推导公式时,认为中间塔两侧主梁不能与有辅助墩的边跨主梁一样视为刚性梁,而是具有一定的柔度,只对桥塔提供一定程度的约束,同时考虑了桥塔自身抵抗变形的能力,最后讨论了桥塔刚度、主梁刚度、拉索刚度以及拉索倾角等因素对拉索支承刚度的影响,得出的结论可以用于指导概念设计。(3)以琼州海峡大桥方案之一的主跨828m的五塔斜拉桥为工程算例,研究了多塔长跨斜拉桥刚度问题的解决方法。通过参数敏感性分析,对原方案的刚度参数进行了优化,给出了塔梁刚度取值的合理匹配区间,确定了拉索刚度以及塔跨比的合理取值范围。对采用各种加劲索的方案进行了比较分析,给出了基于静力特性优化后的琼州海峡大桥方案并进行了力学特性检算。(4)提出了多塔斜拉桥塔梁刚度比的概念,基于拉索支承刚度系数计算式给出了相应的数学表达式。与索的刚度相比,塔的刚度与梁的刚度对多塔斜拉桥整体刚度的影响较大,设计自由度也较大,从刚度的角度出发,可通过塔梁刚度比将多塔斜拉桥划分为柔性塔体系与刚性塔体系。(5)提出了一种新型的多塔斜拉桥结构体系一改进的莫兰迪结构体系(AMSS)。解决了柔性塔体系的多塔(四塔及以上)长跨斜拉桥的刚度问题。该体系是在斜拉桥索塔顺桥向两侧间隔一定距离设置塔梁竖向支座,从而同时实现塔梁之间的竖向约束和转动约束,在力学行为上接近塔梁固结,而构造上表现为塔梁分离。通过对其力学性能分析,发现其具有塔梁固结体系提高整体刚度的功能,同时避免塔梁固结处产生较大的弯矩。双支承间距的增大可以提高整体刚度也同时带来了托架根部弯矩增大的问题,通过有限元分析对双支承间距合理取值进行了研究。通过实桥试验数据分析了新型结构体系的合理性及解决柔性塔多塔长跨斜拉桥体系刚度问题的有效性。(6)基于动力特性及地震反应分析对琼州海峡大桥方案做了进一步优化。多塔斜拉桥刚度的增大,提高了结构的静力抗变形能力,但是对动力特性的影响不能一概而论。本文分析了提高桥塔刚度和改变塔梁支承体系等措施对琼州海峡大桥方案动力特性的影响,并基于静动力特性总结了多塔斜拉桥刚度合理取值的方法。(7)探讨了采用反分析对多塔斜拉桥结构刚度参数进行优化的方法。在刚度参数敏感性分析的基础上,给定一个挠度期望值,反演分析刚度参数,使得参数优化计算更具针对性,避免需要反复调整初始参数的大量有限元试探性分析。参数优化分析时,采用Ansys软件参数化建模技术建立了琼州海峡大桥方案的有限元模型,采用Matlab语言编制了相应的参数优化模型,并通过DOS内部命令,实现两种软件之间的对口连接,使其能够相互调用,降低了编程工作量,提到了工作效率。
二、大跨径斜拉桥交叉索的构思及可行性分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、大跨径斜拉桥交叉索的构思及可行性分析(论文提纲范文)
(1)基于破损安全的柔性吊桥关键构件优化设计分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 本文研究的背景及意义 |
1.2 悬索桥的发展史及构造 |
1.2.1 悬索桥的发展史 |
1.2.2 悬索桥的构造及功能 |
1.3 柔性吊桥的概述及类型 |
1.3.1 柔性吊桥概述 |
1.3.2 柔性吊桥的类型 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 桥梁结构优化设计研究现状 |
1.4.2 索夹抗滑移性能研究现状 |
1.4.3 吊杆体系研究现状 |
1.4.4 桥梁抗风性能研究现状 |
1.5 本文主要研究内容 |
1.6 本文创新点 |
第二章 柔性吊桥优化分析理论与方案设计研究 |
2.1 破损安全理论 |
2.1.1 破损安全基本理论 |
2.1.2 实现破损安全的途径 |
2.2 结构优化设计理论 |
2.2.1 结构优化设计的分类 |
2.2.2 结构优化设计的数学模型 |
2.3 柔性吊桥关键构件优化设计方案分析 |
2.3.1 柔性吊桥索夹抗滑移性能优化方案 |
2.3.2 柔性吊桥吊杆系统优化方案 |
2.3.3 柔性吊桥抗风性能优化方案 |
2.4 本章小结 |
第三章 柔性吊桥索夹保险索优化设计研究 |
3.1 引言 |
3.2 车里格桥工程概况及有限元模型 |
3.2.1 车里格桥工程概况 |
3.2.2 车里格桥有限元模型 |
3.3 柔性吊桥索夹抗滑移性能分析 |
3.3.1 索夹滑移原因分析及紧固力损失研究 |
3.3.2 索夹抗滑承载力理论公式推导及国内外规范现状 |
3.3.3 考虑螺栓预紧力损失的索夹抗滑承载力公式 |
3.4 柔性吊桥索夹保险索使用参数设计研究 |
3.4.1 计算索夹选取 |
3.4.2 移动荷载作用下边吊杆索力结果分析 |
3.4.3 索夹保险索使用参数计算研究 |
3.5 本章小结 |
第四章 柔性吊桥吊杆优化设计研究 |
4.1 引言 |
4.2 .破损安全吊杆优化方案分析 |
4.2.1 吊杆构造 |
4.2.2 计算分析 |
4.3 基于寿命差的破损安全吊杆体系优化方案分析 |
4.3.1 吊杆构造 |
4.3.2 计算分析 |
4.4 破损安全吊杆动力响应分析 |
4.4.1 吊杆断裂模拟方法 |
4.4.2 吊杆断裂动力响应分析 |
4.5 内外吊杆刚度比对破损安全性能的影响研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 柔性吊桥抗风索性能优化研究 |
5.1 引言 |
5.2 柔性吊桥动力性能研究 |
5.2.1 吊桥动力特性计算理论 |
5.2.2 抗风索理论分析 |
5.2.3 不同形式抗风索对动力特性的影响分析 |
5.3 柔性吊桥抗风索主要参数优化研究 |
5.3.1 静风荷载计算 |
5.3.2 抗风索角度对柔性吊桥抗风性能影响 |
5.3.3 抗风索横截面积对柔性吊桥抗风性能影响 |
5.4 基于破损安全的柔性吊桥风缆系统优化研究 |
5.4.1 堰塞湖灾害情况 |
5.4.2 受损抗风索受力现状 |
5.4.3 风缆系统优化措施研究 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望与不足 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A(攻读学位期间发表的论文及参与的课题) |
(2)超大跨径混合空间缆索悬索桥的力学性能分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外空间缆索悬索桥的研究现状 |
1.2.1 空间缆索悬索桥的几何构形研究现状 |
1.2.2 空间缆索悬索桥的理论研究现状 |
1.3 超大跨径悬索桥发展面临的挑战及应对 |
1.4 本文的主要研究工作 |
第二章 单叶双曲面空间缆索悬索桥的试验研究 |
2.1 试验模型制作 |
2.2 试验结果分析 |
2.3 动力模态有限元仿真分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 超大跨径单叶双曲面混合空间缆索悬索桥力学性能分析 |
3.1 有限元模型的建立 |
3.1.1 Midas模型的建立 |
3.1.2 ANSYS模型的建立 |
3.2 静力荷载作用下分析结果 |
3.2.1 竖向荷载作用下分析结果 |
3.2.2 水平静风荷载作用下分析结果 |
3.3 动力模态研究 |
3.3.1 平行缆索悬索桥分析结果 |
3.3.2 单叶双曲面混合空间缆索悬索桥分析结果 |
3.3.3 三种缆索体系悬索桥对比分析 |
3.4 静风稳定性分析 |
3.5 颤振稳定性分析 |
3.6 圆环形和椭圆环形混合空间缆索悬索桥的受力性能对比分析 |
3.7 本章小结 |
第四章 超大跨径双曲抛物面混合空间缆索悬索桥力学性能分析 |
4.1 有限元模型的建立 |
4.2 静力荷载作用下分析结果 |
4.2.1 竖向荷载作用下分析结果 |
4.2.2 水平静风荷载作用下分析结果 |
4.3 动力模态研究 |
4.3.1 双曲抛物面混合空间缆索悬索桥分析结果 |
4.3.2 各缆索体系悬索桥对比分析 |
4.4 静风稳定性分析 |
4.5 颤振稳定性分析 |
4.6 塔帽几何尺寸对双曲抛物面混合空间缆索悬索桥受力性能的影响分析 |
4.7 双曲抛物面与单叶双曲面混合空间缆索悬索桥力学性能对比 |
4.8 本章小结 |
第五章 5000m级混合空间缆索悬索桥比选分析 |
5.1 桥梁基本参数 |
5.2 5000m平行缆索悬索桥分析结果 |
5.2.1 静力荷载作用下分析结果 |
5.2.2 动力模态研究 |
5.2.3 静风稳定性 |
5.2.4 颤振稳定性 |
5.3 5000m单叶双曲面混合空间缆索悬索桥分析结果 |
5.3.1 静力荷载作用下分析结果 |
5.3.2 动力模态研究 |
5.3.3 静风稳定性 |
5.3.4 颤振稳定性 |
5.4 5000m双曲抛物面混合空间缆索悬索桥分析结果 |
5.4.1 静力荷载作用下分析结果 |
5.4.2 动力模态研究 |
5.4.3 静风稳定性 |
5.4.4 颤振稳定性 |
5.5 5000m双曲抛物面与单叶双曲面混合空间缆索悬索桥力学性能对比 |
5.6 本章小结 |
第六章 5000m级琼州海峡跨海大桥工程应用研究 |
6.1 工程背景 |
6.2 构形研究 |
6.3 设计参数 |
6.4 5000m级琼州海峡大桥的若干设计技术措施研究 |
6.4.1 琼州海峡大桥的人字形四肢桥塔柱设计分析 |
6.4.2 琼州海峡大桥的拱形中央扣设计分析 |
6.4.3 琼州海峡大桥的强台风临时辅助抗风缆索设计分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
在校期间发表的着作及取得的科研成果 |
致谢 |
(3)不同边中跨径比的斜拉桥结构体系及其性能分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 斜拉桥边中跨径比研究 |
1.2.2 斜拉桥边中跨受力不平衡问题的解决措施研究 |
1.2.3 斜拉桥静力响应研究 |
1.3 存在的问题 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 三种结构体系斜拉桥受力特点分析 |
2.1 自锚式斜拉桥 |
2.1.1 成桥状态受力特点 |
2.1.2 施工阶段受力特点 |
2.2 主梁与锚碇分离的部分地锚式斜拉桥 |
2.2.1 成桥状态受力特点 |
2.2.2 施工阶段受力特点 |
2.3 主梁与锚碇固结的部分地锚式斜拉桥 |
2.3.1 成桥状态受力特点 |
2.3.2 施工阶段受力特点 |
2.4 本章小结 |
第3章 斜拉桥边中跨径比适用范围简易估算方法 |
3.1 计算方法简介 |
3.2 结构参数拟定 |
3.2.1 总体布置 |
3.2.2 主要材料 |
3.2.3 主梁及桥塔截面参数 |
3.3 斜拉桥边中跨径比适用范围估算及特性分析 |
3.3.1 自锚式斜拉桥 |
3.3.2 主梁与锚碇分离的部分地锚式斜拉桥 |
3.3.3 主梁与锚碇固结的部分地锚式斜拉桥 |
3.3.4 三种结构体系斜拉桥边中跨径比适用范围分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 不同边中跨径比的斜拉桥结构特性及影响因素研究 |
4.1 有限元分析模型 |
4.1.1 有限元模型的建立 |
4.1.2 施工阶段划分 |
4.2 自锚式斜拉桥 |
4.2.1 成桥状态分析 |
4.2.2 施工阶段分析 |
4.2.3 钢箱梁与钢桁梁方案的比较 |
4.2.4 小结 |
4.3 主梁与锚碇分离的部分地锚式斜拉桥 |
4.3.1 成桥状态分析 |
4.3.2 施工阶段分析 |
4.3.3 钢箱梁与钢桁梁方案的比较 |
4.3.4 小结 |
4.4 主梁与锚碇固结的部分地锚式斜拉桥 |
4.4.1 成桥状态分析 |
4.4.2 施工阶段分析 |
4.4.3 钢箱梁与钢桁梁方案的比较 |
4.4.4 小结 |
4.5 简易估算方法误差分析 |
4.5.1 结构形式 |
4.5.2 施工阶段桥塔应力 |
4.5.3 小结 |
4.6 部分地锚体系斜拉桥的纵桥向位移及内力问题 |
4.6.1 温度荷载作用下主梁纵桥向位移 |
4.6.2 温度荷载作用下主梁弯矩 |
4.6.3 温度荷载作用下主梁轴向应力 |
4.6.4 小结 |
4.7 自锚体系斜拉桥不同悬拼施工方案的比较 |
4.7.1 主梁弯矩比较 |
4.7.2 桥塔位移及应力比较 |
4.7.3 弹性稳定性比较 |
4.7.4 小结 |
4.8 本章小结 |
结论与展望 |
主要工作及结论 |
展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
(4)超大跨径部分地锚交叉索斜拉桥结构体系研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 斜拉桥发展概况 |
1.1.1 近代斜拉桥发展 |
1.1.2 现代斜拉桥发展 |
1.2 超大跨径斜拉桥结构形式 |
1.2.1 主梁 |
1.2.2 拉索 |
1.2.3 索塔 |
1.2.4 超大跨径斜拉桥工程 |
1.2.5 改进的超大跨径斜拉桥及其组合体系 |
1.3 斜拉桥结构分析理论 |
1.3.1 几何非线性理论 |
1.3.2 合理成桥状态 |
1.3.3 基于力学性能的结构参数研究 |
1.4 斜拉索及交叉索网振动与控制 |
1.4.1 斜拉索振动与控制 |
1.4.2 索网振动与控制 |
1.5 斜拉桥经济性能研究 |
1.6 超大跨径斜拉桥发展前景及技术挑战 |
1.6.1 发展前景 |
1.6.2 技术挑战 |
1.7 本文研究内容 |
第2章 超大跨径部分地锚交叉索斜拉桥结构体系 |
2.1 引言 |
2.2 部分地锚斜拉桥结构体系 |
2.3 部分地锚交叉索斜拉桥结构体系 |
2.3.1 体系特征 |
2.3.2 施工方案 |
2.4 基本模型设计条件及参数 |
2.4.1 设计条件 |
2.4.2 结构体系及参数拟定 |
2.5 部分地锚交叉索斜拉桥有限元模型 |
2.5.1 有限元计算工具 |
2.5.2 几何非线性的有限元处理方法 |
2.5.3 辅助索及交叉索网建模 |
2.5.4 合理成桥状态确定 |
2.5.5 作用模拟 |
2.5.6 施工方案模拟 |
2.6 本章小结 |
第3章 超大跨径部分地锚交叉索斜拉桥力学性能 |
3.1 引言 |
3.2 成桥阶段静力特性 |
3.3 运营阶段静力特性 |
3.3.1 汽车荷载及其组合作用效应 |
3.3.2 温度作用效应 |
3.3.3 静横风作用效应 |
3.3.4 静纵风作用效应 |
3.4 施工阶段静力特性 |
3.5 静力稳定 |
3.6 动力特性 |
3.7 本章小结 |
第4章 超大跨径部分地锚交叉索斜拉桥结构选型及参数分析 |
4.1 引言 |
4.2 辅助墩布置 |
4.2.1 汽车荷载效应 |
4.2.2 静横风效应 |
4.2.3 动力特性 |
4.2.4 优选的辅助墩布置 |
4.3 塔梁约束体系 |
4.3.1 静力约束体系 |
4.3.2 动力约束体系 |
4.3.3 结构约束体系参数 |
4.4 交叉索梁段长度 |
4.4.1 恒载效应 |
4.4.2 汽车荷载效应 |
4.4.3 极限静纵风作用效应 |
4.4.4 极限静横风作用效应 |
4.4.5 温度作用效应 |
4.4.6 动力特性 |
4.4.7 交叉索梁段长确定 |
4.5 跨高比 |
4.5.1 恒载效应 |
4.5.2 汽车荷载效应 |
4.5.3 极限静纵风作用效应 |
4.5.4 动力特性 |
4.5.5 跨高比确定 |
4.6 本章小结 |
第5章 超长拉索及交叉索索网振动与控制 |
5.1 引言 |
5.2 分布荷载作用下拉索振动方程 |
5.3 拉索振动的有限元方法 |
5.3.1 基本方程 |
5.3.2 无阻尼自由振动 |
5.3.3 有阻尼自由振动 |
5.3.4 时程分析 |
5.4 超长拉索振动与制振 |
5.4.1 拉索振动特征 |
5.4.2 超长拉索振动控制 |
5.5 辅助索-拉索索网振动与制振 |
5.5.1 曲线辅助索-拉索索网振动特征 |
5.5.2 直线辅助索-拉索索网振动特征 |
5.5.3 直线辅助索-拉索索网制振分析 |
5.6 交叉索索网振动与制振 |
5.6.1 全交叉点连接索网振动特征 |
5.6.2 全交叉点阻尼器索网振动控制 |
5.6.3 部分交叉点阻尼器索网振动特征 |
5.6.4 部分交叉点阻尼器索网制振分析 |
5.7 本章小结 |
第6章 部分地锚交叉索斜拉桥经济跨径研究 |
6.1 引言 |
6.2 比较桥型 |
6.3 缆索承重桥梁材料用量计算 |
6.3.1 主梁(加劲梁)材料用量 |
6.3.2 拉索材料用量 |
6.3.3 主缆及吊杆材料用量 |
6.3.4 索塔材料用量 |
6.3.5 基础材料用量 |
6.3.6 锚碇材料用量 |
6.3.7 压重材料用量 |
6.4 部分地锚交叉索斜拉桥经济性参数分析 |
6.4.1 交叉索区长度 |
6.4.2 跨高比 |
6.4.3 主跨跨径 |
6.5 本章小结 |
结论与展望 |
1.结论 |
2.创新点 |
3.展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文) |
1.已发表相关学术论文 |
2.已获授权发明专利 |
3.已获授权实用新型专利 |
(5)多塔斜拉桥新体系及徐变次内力研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 多塔斜拉桥概况 |
1.1.1 多塔斜拉桥国内外发展概况 |
1.1.2 多塔斜拉桥的特点 |
1.2 多塔斜拉桥存在的主要问题 |
1.2.1 中塔刚度不足 |
1.2.2 主梁的合理形式 |
1.3 本文的研究内容 |
1.3.1 本文的研究目的 |
1.3.2 本文的研究方法 |
第2章 多塔斜拉桥新体系 |
2.1 概述 |
2.2 斜拉桥交叉索方案与大小伞方案的对比 |
2.2.1 两种设计方案 |
2.2.2 交叉索斜拉桥和大小伞斜拉桥的计算模型 |
2.2.3 不同方案的计算结果对比 |
2.3 不同的大小伞方案对斜拉桥刚度的影响 |
2.3.1 “大伞”和“小伞”不同比例关系的研究 |
2.3.2 统一计算标准 |
2.3.3 斜拉桥刚度计算结果对比 |
2.3.4 经济性对比 |
2.4 本章小结 |
第3章 UHPC徐变试验研究 |
3.1 概述 |
3.2 试验模型及材料特性 |
3.3 试件制作与加载 |
3.4 试验测点布置 |
3.5 试验环境与预应力损失观测 |
3.6 测试结果 |
3.7 名义徐变系数 |
3.8 各国UHPC徐变的计算规范 |
3.9 UHPC的徐变模式的验证 |
3.10 本章小结 |
第4章 钢-UHPC组合截面柱徐变效应理论分析 |
4.1 UHPC徐变特点及影响因素 |
4.1.1 UHPC徐变概述 |
4.1.2 UHPC徐变机理 |
4.1.3 UHPC徐变性能的影响因素 |
4.2 混凝土徐变效应理论方法 |
4.2.1 老化理论 |
4.2.2 狄辛格法 |
4.2.3 先天理论 |
4.2.4 混合理论 |
4.2.5 有效模量法 |
4.2.6 龄期调整的有效模量法 |
4.3 钢-UHPC组合截面徐变效应计算理论 |
4.4 钢-UHPC组合截面徐变计算结果 |
4.4.1 名义徐变系数的对比 |
4.4.2 截面的应力、应变重分布 |
4.5 本章小结 |
第5章 钢-UHPC组合截面梁实桥徐变分析 |
5.1 概述 |
5.2 计算模型 |
5.3 计算结果分析 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
主要结论 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A(攻读学位期间发表的论文) |
(6)多塔斜拉桥刚度提升措施(论文提纲范文)
1 多塔斜拉桥结构特征 |
2 多塔斜拉桥刚度提升 |
2.1 增大主要构件刚度 |
2.2 加劲索体系 |
2.3 其他措施 |
2.4 刚度提升措施分析 |
3 交叉索作用机理 |
4 工程实例 |
4.1 福斯海湾的标志性工程 |
4.2 福斯新桥设计方案 |
5 结论 |
(7)交叉索多塔斜拉桥结构刚度及拉索交叉比例研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 昆斯费里大桥的修建背景 |
1.1.2 昆斯费里大桥设计方案 |
1.2 多塔斜拉桥的发展 |
1.3 多塔斜拉桥的优势及技术难题 |
1.3.1 多塔斜拉桥的优势 |
1.3.2 多塔斜拉桥的技术难题 |
1.4 本文研究的主要内容 |
1.5 研究技术路线 |
第二章 交叉索多塔斜拉桥中塔刚度理论公式推导 |
2.1 多塔斜拉桥中塔刚度提高方法 |
2.1.1 增大梁、塔、索的刚度 |
2.1.2 修正缆索体系 |
2.1.3 其他措施 |
2.1.4 小结 |
2.2 交叉索多塔斜拉桥中塔刚度理论公式推导 |
2.2.1 不考虑塔梁影响下交叉索对中塔的约束刚度理论推导 |
2.2.2 考虑塔梁影响下交叉索对中塔的约束刚度理论推导 |
2.2.3 算例验证 |
2.3 塔梁自身刚度对交叉索多塔斜拉桥刚度的影响分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 交叉索对多塔斜拉桥刚度的影响研究 |
3.1 桥梁参数选取 |
3.2 交叉索设置方案及有限元模型的建立 |
3.3 交叉索对结构刚度的影响分析 |
3.3.1 桥塔变形、内力 |
3.3.2 主梁变形、内力 |
3.3.3 斜拉索内力 |
3.4 方案对比分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于结构刚度与用索量的拉索交叉比例研究 |
4.1 基于结构刚度的交叉索效率研究 |
4.1.1 交叉索效率的理论分析 |
4.1.2 交叉索效率的有限元分析 |
4.2 基于用索量的交叉索经济性研究 |
4.3 基于双指标的拉索交叉比例合理范围 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 本文主要研究工作及结论 |
5.2 主要创新点 |
5.3 对进一步研究的建议与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(8)独塔地锚PC斜拉桥结构参数及体系研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 非自锚斜拉桥发展 |
1.2.2 桥梁结构体系发展的影响因素 |
1.2.3 桥梁结构性能评价指标研究 |
1.2.4 斜拉桥力学性能评价体系 |
1.2.5 斜拉桥经济性能评价体系 |
1.2.6 斜拉桥造型艺术审美评述 |
1.2.7 斜拉桥合理结构参数范围研究 |
1.3 主要研究内容 |
第二章 结构形式及体系参数的影响因素研究 |
2.1 结构形式 |
2.2 地形条件对体系参数的影响 |
2.2.1 跨度适应性 |
2.2.2 环境适应性 |
2.3 施工工艺对体系参数的影响 |
2.3.1 主梁施工 |
2.3.2 主塔施工 |
2.4 主梁平衡机理对体系参数的影响 |
2.4.1 双塔及多塔体系 |
2.4.2 独塔体系 |
2.4.3 组合体系 |
2.4.4 对比分析 |
2.5 小结 |
第三章 结构性能评价方法 |
3.1 造型设计适应性 |
3.1.1 桥梁设计的基本原则 |
3.1.2 造型设计追求合理 |
3.1.3 桥梁造型设计优劣的尺度 |
3.2 力学性能评价指标 |
3.2.1 评价指标及参数 |
3.2.2 评价指标计算 |
3.3 经济性能评价指标 |
3.3.1 评价指标及参数 |
3.3.2 材料用量估算 |
3.3.3 材料单价统计 |
3.3.4 总造价及单位造价 |
3.4 结构性能评价 |
3.5 小结 |
第四章 独塔半地锚PC斜拉桥关键结构参数合理范围研究 |
4.1 基本体系及关键结构参数选取 |
4.2 边主跨比合理范围 |
4.2.1 参数敏感性分析 |
4.2.2 结果统计及表现规律 |
4.2.3 参数影响分析 |
4.2.4 经济边主跨比计算 |
4.2.5 经济边主跨比范围 |
4.3 锚碇边跨长度比合理范围 |
4.4 主跨边索倾角合理范围 |
4.5 小结 |
第五章 独塔全地锚PC斜拉桥关键结构参数合理范围研究 |
5.1 基本体系及关键结构参数 |
5.2 最小塔柱倾角 |
5.3 塔柱倾角合理范围 |
5.3.1 参数敏感性分析 |
5.3.2 结果统计及表现规律 |
5.3.3 参数影响分析 |
5.3.4 经济塔柱倾角计算 |
5.3.5 经济塔柱倾角范围 |
5.4 地锚背索倾角合理范围 |
5.5 主跨边索倾角合理范围 |
5.6 小结 |
第六章 方案试设计及验证 |
6.1 独塔半地锚PC斜拉桥 |
6.1.1 设计方案 |
6.1.2 有限元计算 |
6.1.3 结果对比 |
6.2 独斜塔全地锚PC斜拉桥 |
6.2.1 设计方案 |
6.2.2 有限元计算 |
6.2.3 结果对比 |
6.3 小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
附表一 独塔半地锚PC斜拉桥计算结果 |
附表二 独塔全地锚PC斜拉桥计算结果 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
发表的学术论文 |
参与的主要科研项目 |
致谢 |
(9)斜拉桥近似解析方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 斜拉桥发展面临的问题 |
1.2.1 传统斜拉桥近塔处主梁轴力过大 |
1.2.2 部分地锚斜拉桥与部分地锚交叉索斜拉桥极限跨径 |
1.2.3 多塔斜拉桥振动基频求解问题 |
1.2.4 多塔斜拉桥纵向抗推刚度与竖向支承刚度的求解 |
1.2.5 多塔斜拉桥跨中交叉布索对桥塔纵向抗推刚度的影响 |
1.3 本文主要研究内容 |
1.3.1 基于索膜假定的主梁轴力修正公式推导 |
1.3.2 部分地锚斜拉桥极限跨径与主要力学指标求解 |
1.3.3 考虑主塔刚度影响的多塔斜拉桥竖弯基频近似估算 |
1.3.4 多塔斜拉桥桥塔纵向抗推刚度和拉索竖向支承刚度公式推导 |
1.3.5 跨中交叉布索的多塔斜拉桥主塔刚度求解 |
1.4 本文技术路线 |
第二章 基于索膜假定的斜拉桥主梁轴力分析 |
2.1 斜拉桥跨径增大的限制因素 |
2.1.1 斜拉索强度 |
2.1.2 斜拉索弹模降低 |
2.1.3 屈曲稳定性 |
2.1.4 风动稳定性 |
2.1.5 近塔处主梁轴力 |
2.2 斜拉桥主梁轴力求解 |
2.2.1 基于索膜假定的斜拉桥主梁轴力修正公式 |
2.2.2 算例验证 |
2.2.3 主梁轴力的影响 |
2.3 本章小结 |
第三章 部分地锚斜拉桥极限跨径与主要力学指标 |
3.1 斜拉体系跨径增大措施 |
3.1.1 结构体系措施 |
3.1.2 构件体系措施 |
3.1.3 材料措施 |
3.2 基于主梁轴力的部分地锚斜拉桥极限跨径与力学响应 |
3.2.1 基于主梁轴力的部分地锚斜拉桥极限跨径 |
3.2.2 主要力学指标计算公式 |
3.2.3 算例验证 |
3.3 基于主梁轴力的部分地锚交叉索斜拉桥极限跨径与力学响应 |
3.3.1 四类斜拉体系主梁轴力简图 |
3.3.2 部分地锚交叉索斜拉桥跨径增大机理 |
3.3.3 主要力学指标计算公式 |
3.3.4 算例验证 |
3.4 本章小结 |
第四章 多塔斜拉桥结构体系分析与竖弯基频近似估算 |
4.1 多塔斜拉桥的技术难题 |
4.2 多塔斜拉桥结构体系分类 |
4.2.1 外界约束 |
4.2.2 内部构件连接 |
4.2.3 受力形态 |
4.3 竖弯基频估算 |
4.3.1 基于Rayleigh法计算振动频率 |
4.3.2 三塔斜拉桥竖弯基本振型 |
4.3.3 一阶反对称竖向弯曲频率计算公式 |
4.3.4 一阶正对称竖向弯曲频率计算公式 |
4.4 算例验证 |
4.5 本章小结 |
第五章 多塔斜拉桥纵向抗推刚度与竖向支承刚度研究 |
5.1 多塔斜拉桥刚度特点 |
5.2 多塔斜拉桥纵向抗推刚度分析 |
5.2.1 边塔纵向抗推刚度公式推导 |
5.2.2 边塔纵向抗推刚度影响参数分析 |
5.2.3 边塔纵向抗推刚度算例验证 |
5.2.4 非边塔纵向抗推刚度公式推导 |
5.2.5 非边塔纵向抗推刚度的影响参数分析 |
5.2.6 非边塔纵向抗推刚度算例验证 |
5.3 多塔斜拉桥拉索竖向支承刚度 |
5.3.1 边塔拉索竖向支承刚度公式推导 |
5.3.2 非边塔拉索竖向支承刚度公式推导 |
5.3.3 结构参数对竖向支承刚度的影响 |
5.3.4 拉索竖向支承刚度算例验证 |
5.4 本章小结 |
第六章 交叉索多塔斜拉桥桥塔纵向抗推刚度研究 |
6.1 多塔斜拉桥刚度提升措施 |
6.1.1 增大主要构件刚度 |
6.1.2 加劲索体系 |
6.1.3 其他措施 |
6.1.4 刚度提升措施分析 |
6.2 交叉索多塔斜拉桥 |
6.2.1 福斯海湾的标志性工程 |
6.2.2 福斯新桥设计方案 |
6.3 交叉索对多塔斜拉桥纵向抗推刚度的理论公式推导 |
6.4 算例验证 |
6.5 塔梁刚度对交叉索多塔斜拉桥中塔刚度的影响分析 |
6.6 交叉索参数变化的影响分析 |
6.6.1 桥塔塔顶偏位 |
6.6.2 主梁变形 |
6.6.3 主梁弯矩 |
6.7 本章小结 |
结论与展望 |
主要研究结论 |
本文创新点 |
进一步工作方向 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的学术成果 |
致谢 |
(10)基于静动力特性的多塔长跨斜拉桥结构体系刚度研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 研究问题的提出 |
1.2.1 概述 |
1.2.2 多塔斜拉桥刚度的定义 |
1.2.3 算例分析 |
1.3 多塔斜拉桥刚度问题的研究现状及意义 |
1.4 本文的研究内容 |
2 多塔斜拉桥体系的结构特点研究 |
2.1 多塔斜拉桥结构的刚度组成 |
2.2 国内外规范对桥梁刚度要求的规定 |
2.2.1 国内规范 |
2.2.2 国外规范 |
2.3 多塔斜拉桥的刚度指标及限值的讨论 |
2.3.1 整体刚度指标 |
2.3.2 竖向刚度限值的讨论 |
2.4 提高多塔斜拉桥刚度的常规措施 |
2.5 多塔斜拉桥常用的结构体系 |
2.6 多塔斜拉桥的桥塔 |
2.6.1 索塔的布置形式 |
2.6.2 塔跨比 |
2.7 已建多塔斜拉桥结构参数的统计分析 |
2.8 本章小结 |
3 多塔斜拉桥结构变形计算的理论与方法研究 |
3.1 斜拉桥结构的计算理论与微分方程 |
3.1.1 刚度矩阵法 |
3.1.2 弹性地基梁法 |
3.1.3 变形协调法 |
3.1.4 弹性支承连续梁法 |
3.2 多塔斜拉桥活载变形计算的隔离结构法 |
3.2.1 主梁系统隔离体的求解 |
3.2.2 桥塔系统隔离体的求解 |
3.2.3 计算步骤 |
3.2.4 算例验证 |
3.3 考虑塔梁刚度的拉索支承刚度系数的求解 |
3.3.1 拉索支承刚度系数的定义 |
3.3.2 拉索支承刚度系数公式的推导 |
3.3.3 结构参数对拉索支承刚度的影响 |
3.3.4 拉索垂度效应影响的刚度修正 |
3.3.5 算例验证 |
3.4 影响线的求解 |
3.5 程序实现及验证 |
3.5.1 程序实现 |
3.5.2 算例验证 |
3.6 本章小结 |
4 多塔长跨斜拉桥刚度提高的方法及结构参数优化 |
4.1 工程算例 |
4.1.1 工程概况 |
4.1.2 结构参数 |
4.2 整体刚度的结构参数敏感性分析及优化 |
4.2.1 塔梁刚度对挠度的影响 |
4.2.2 塔梁刚度对主塔位移与弯矩的影响 |
4.2.3 塔梁刚度的合理取值及合理匹配区间 |
4.2.4 拉索刚度对挠度的影响及合理取值 |
4.2.5 塔跨比对挠度的影响及合理取值区间 |
4.3 增大刚度的加劲索对策分析及参数优化 |
4.3.1 加劲索方案 |
4.3.2 对跨中挠度的影响 |
4.3.3 对塔顶水平位移的影响 |
4.3.4 对塔底弯矩的影响 |
4.3.5 加劲索优化方案的确定 |
4.4 基于静力优化方案的检算 |
4.4.1 整体刚度 |
4.4.2 主梁应力 |
4.4.3 拉索应力 |
4.5 本章小结 |
5 柔性塔结构体系多塔长跨斜拉桥刚度问题的对策研究 |
5.1 多塔斜拉桥的塔梁刚度比的研究 |
5.1.1 塔梁刚度比的数学表达式 |
5.1.2 塔梁刚度的合理匹配区间讨论 |
5.1.3 已建多塔斜拉桥塔梁刚度比的统计分析 |
5.2 多塔斜拉桥刚柔性塔体系的分类 |
5.3 基于柔性塔的多塔斜拉桥新型结构体系的工程实例 |
5.3.1 特殊的环境条件的需求 |
5.3.2 有限元模型 |
5.4 设置加劲索提高刚度的可行性分析 |
5.5 新型结构体系的提出及力学性能分析 |
5.5.1 结构体系的提出 |
5.5.2 结构的力学性能分析 |
5.6 双支承间距的合理取值研究 |
5.6.1 跨中挠度和塔顶水平位移分析 |
5.6.2 索塔内力分析 |
5.6.3 支承处支反力分析 |
5.6.4 支撑托架根部弯矩分析 |
5.6.5 双排支座结构体系支座间距 |
5.7 实桥试验 |
5.7.1 试验的仪器设备 |
5.7.2 荷载加载与荷载工况 |
5.7.3 荷载效率及载位布置 |
5.7.4 校验系数 |
5.7.5 测试结果分析 |
5.8 本章小结 |
6 刚度提高对多塔斜拉桥动力特性及地震反应影响的研究 |
6.0 引言 |
6.1 地震输入确定 |
6.1.1 反应谱参数 |
6.1.2 人工合成地震波 |
6.1.3 地震波输入方式 |
6.2 模型的建立 |
6.3 刚度对多塔斜拉桥动力特性的影响 |
6.3.1 对竖弯特性的影响 |
6.3.2 对横弯特性的影响 |
6.3.3 对扭转特性的影响 |
6.4 刚度对多塔斜拉桥地震反应的影响 |
6.4.1 对塔底弯矩的影响 |
6.4.2 对主梁竖向位移的影响 |
6.4.3 对塔顶水平位移的影响 |
6.4.4 对桥面纵向位移的影响 |
6.5 基于静动力特性的多塔斜拉桥刚度合理取值方法的讨论 |
6.5.1 多塔斜拉桥刚柔性结构的优缺点归纳 |
6.5.2 多塔斜拉桥刚度合理取值方法的建议 |
6.6 本章小结 |
7 基于反分析的多塔斜拉桥结构刚度参数优化 |
7.1 工程反分析问题 |
7.1.1 工程反分析问题的概念 |
7.1.2 主梁挠度反分析问题的处理原则 |
7.1.3 工程反分析问题的分析方法 |
7.2 基于最小二乘法的刚度参数优化实现 |
7.2.1 基本最小二乘法 |
7.2.2 信赖域反射算法 |
7.2.3 参数优化流程 |
7.2.4 Matlab优化程序的实现 |
7.3 琼州海峡大桥方案的刚度参数优化 |
7.3.1 Matlab优化模型的建立 |
7.3.2 Ansys有限元模型的建立 |
7.3.3 优化结果分析 |
7.4 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 主要研究工作及结论 |
8.2 主要创新点 |
8.3 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
四、大跨径斜拉桥交叉索的构思及可行性分析(论文参考文献)
- [1]基于破损安全的柔性吊桥关键构件优化设计分析[D]. 孔丹. 昆明理工大学, 2020(04)
- [2]超大跨径混合空间缆索悬索桥的力学性能分析[D]. 袁吉汗. 东南大学, 2020(01)
- [3]不同边中跨径比的斜拉桥结构体系及其性能分析[D]. 寇静. 西南交通大学, 2020(07)
- [4]超大跨径部分地锚交叉索斜拉桥结构体系研究[D]. 胡佳. 湖南大学, 2019(01)
- [5]多塔斜拉桥新体系及徐变次内力研究[D]. 邓富颢. 湖南大学, 2019(07)
- [6]多塔斜拉桥刚度提升措施[J]. 陈恒大,姚丝思,邬晓光. 沈阳大学学报(自然科学版), 2017(06)
- [7]交叉索多塔斜拉桥结构刚度及拉索交叉比例研究[D]. 姚丝思. 长安大学, 2017(03)
- [8]独塔地锚PC斜拉桥结构参数及体系研究[D]. 赵晓晋. 长安大学, 2017(01)
- [9]斜拉桥近似解析方法研究[D]. 陈恒大. 长安大学, 2017(01)
- [10]基于静动力特性的多塔长跨斜拉桥结构体系刚度研究[D]. 李忠三. 北京交通大学, 2014(12)