大跨度斜拉橋索力優(yōu)化和線形控制研究.pdf

1、斜拉橋是一種經(jīng)濟(jì)、合理、美觀的橋型。隨著高強(qiáng)度材料的使用，結(jié)構(gòu)分析方法的進(jìn)步，以及施工手段的改善，斜拉橋在上世紀(jì)90年代得到快速發(fā)展。隨著跨度的不斷增大、結(jié)構(gòu)形式的多樣化，斜拉橋不但在大跨度領(lǐng)域開始與懸索橋展開競(jìng)爭(zhēng)，而且在中小跨徑也開始與其它橋型展開競(jìng)爭(zhēng)?？缍鹊牟粩嘣龃蠹皹蛐偷亩鄻踊?，給設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)了許多新的課題。結(jié)合金塘斜拉橋，本文對(duì)下述問(wèn)題進(jìn)行了研究： (1)斜拉索自重產(chǎn)生的垂度引起拉索的非線性行為，由均布豎向荷載作用下拉

2、索的平衡方程和自重作用下拉索的平衡方程，得到拉索的形狀為懸鏈線，通過(guò)幾種不同的解法，包括無(wú)彈性解，有彈性解，有限元解，或?qū)⒗髟诤奢d作用下的形狀簡(jiǎn)化為拋物線，可以得到不同拉力作用下拉索的長(zhǎng)度。選取金塘大橋的長(zhǎng)、中、短索各一根，采用不同的計(jì)算解法，得到不同拉力作用下拉索的長(zhǎng)度，并且比較各種方法的差別，得到相應(yīng)的結(jié)論。 (2)斜拉索的垂度與施加荷載成非線性關(guān)系，通過(guò)斜拉索的荷載-位移曲線，可以得到斜拉索的剛度。在有限元分析中，通常將

3、拉索用桁架單元來(lái)模擬，而斜拉索的幾何非線性通過(guò)等效彈性模量來(lái)考慮，為了對(duì)比Tang公式與本文公式，建立兩者的荷載-位移曲線，得出兩者曲線十分接近；同時(shí)由兩公式所表達(dá)的拉力與彈性模量之間的關(guān)系呈非線性。斜拉索的垂度對(duì)其自身彈性模量有影響，而且拉索的垂度還會(huì)使拉索的傾角和索力發(fā)生變化。推導(dǎo)出拉索傾角的修正公式，以及對(duì)垂度影響進(jìn)行索力修正計(jì)算。 (3)確定合理成橋狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，提出索力優(yōu)化的基本概念，同時(shí)介紹斜拉橋成橋恒載初始索力的求解

4、方法，以金塘大橋?yàn)楣こ瘫尘?，運(yùn)用各種方法確定恒載初始索力，并比較各種方法的優(yōu)點(diǎn)和局限性，從而確定一種綜合方法得到合理的成橋索力。 (4)介紹了斜拉橋不同的施工方法，同時(shí)論述了施工過(guò)程分析方法，包括正裝法、倒拆法，正裝一倒拆迭代法，無(wú)應(yīng)力狀態(tài)法，實(shí)時(shí)跟蹤法；根據(jù)金塘大橋施工階段劃分若干計(jì)算階段，采用有限元軟件，運(yùn)用考慮幾何非線性的倒拆分析方法對(duì)各個(gè)施工階段進(jìn)行仿真，從而確定各個(gè)施工階段的索力，控制斜拉橋主梁的線形。通過(guò)繪制施工階段