三塔混凝土斜拉橋靜力性能研究.pdf

1、隨著斜拉橋建造技術(shù)的進步和經(jīng)濟的發(fā)展,能滿足較大跨越能力的多塔斜拉橋方案越來越受到橋梁工程師們的青睞,而多塔斜拉橋中又以預(yù)應(yīng)力混凝土三塔斜拉橋居多。然而,三塔斜拉橋由于中間塔頂沒有端錨索來有效地限制它的變位,該橋型存在變形較大等問題,因此,有必要對三塔斜拉橋的靜力性能進行研究。本論文以某三塔斜拉橋為工程背景,利用Midas/Civil軟件,對該橋的靜力性能做了詳細(xì)的分析和探討。
　　對于斜拉橋的研究,首先要確定其合理成橋狀態(tài),主要

2、通過對斜拉索索力的調(diào)整優(yōu)化來實現(xiàn),而三塔混凝土斜拉橋的索力優(yōu)化較為復(fù)雜和困難,通過單一的方法很難得到合理索力。論文綜合各種索力優(yōu)化方法,采用有限元迭代法計算得到合理成橋索力,并對合理成橋狀態(tài)進行分析。其次研究分析了結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、輔助墩對三塔斜拉橋靜力性能的影響。該三塔斜拉橋是大跨徑斜拉橋,幾何非線性的影響比較顯著,本文最后分析討論了幾何非線性因素對結(jié)構(gòu)的影響。
　　本論文所做的主要工作具體如下:
　　(1)綜述了三塔斜

3、拉橋的發(fā)展概況,以及國內(nèi)外對三塔斜拉橋的研究現(xiàn)狀,闡述本論文的研究內(nèi)容和意義,并對研究的三塔斜拉橋工程背景做了簡單的介紹。
　　(2)介紹了成橋索力優(yōu)化理論和確定合理成橋狀態(tài)的方法,著重介紹了最小彎曲能量法和影響矩陣法,以及成橋狀態(tài)的分步算法,為后面的計算分析做好理論鋪墊。
　　(3)根據(jù)工程實例,建立Midas有限元模型,結(jié)合最小彎曲能量法,利用有限元迭代對該三塔斜拉橋的索力進行優(yōu)化,確定該橋的合理成橋狀態(tài),并對確定的合理

4、成橋狀態(tài)進行分析。
　　(4)通過有限元模型計算結(jié)果的分析,對影響三塔斜拉橋靜力性能的參數(shù)進行了研究,主要研究了結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、輔助墩對三塔斜拉橋靜力性能的影響。通過分析研究得出,三塔斜拉橋宜采用中塔固結(jié),邊塔漂浮的結(jié)構(gòu)體系。采用三塔全固結(jié)體系,在溫度荷載作用下,會產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)內(nèi)力,對邊塔及邊塔附近主梁尤其不利;而采用三塔全漂浮體系,在活載作用下,邊塔及邊塔附近主梁受力和變形都比較大。設(shè)置加勁索可以改善三塔斜拉橋靜力性能,設(shè)

5、置水平加勁索比設(shè)置傾斜加勁索效果更佳。設(shè)置邊跨輔助墩能有效改善三塔斜拉橋靜力性能,尤其對邊跨影響較明顯,但輔助墩個數(shù)不宜過多,對于該三塔斜拉橋,在邊跨設(shè)置一個輔助墩最為經(jīng)濟合理,輔助墩設(shè)置在邊跨跨中對改善結(jié)構(gòu)靜力性能最為有效。
　　(5)分析各種非線性因素單獨與組合作用時對結(jié)構(gòu)的影響,通過比較各種幾何非線性的計算結(jié)果,得出影響三塔斜拉橋靜力性能的主要非線性因素。對于該三塔斜拉橋,斜拉索垂度效應(yīng)是導(dǎo)致其幾何非線性的主要因素,結(jié)構(gòu)大位