發(fā)布時(shí)間：2020-04-12 20:35

【摘要】：長(zhǎng)江下游江面寬闊,航道繁忙,斜拉橋能夠經(jīng)濟(jì)又便捷的聯(lián)通兩岸,符合社會(huì)發(fā)展的需求。幾何非線性是大跨徑斜拉橋的重要結(jié)構(gòu)特性,且跨徑的增加會(huì)顯著增大非線性效應(yīng)。為了確保工程施工、運(yùn)營的質(zhì)量與安全,有必要對(duì)大跨徑斜拉橋成橋和施工階段進(jìn)行幾何非線性影響分析。本文首先分析了幾何非線性產(chǎn)生的原因,建立了大跨徑斜拉橋的成橋模型,通過調(diào)整索力達(dá)到合理的成橋狀態(tài),分析了三種幾何非線性效應(yīng)(斜拉索垂度效應(yīng)、二階效應(yīng)、大位移效應(yīng))對(duì)斜拉橋成橋狀態(tài)的結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力及應(yīng)力的影響規(guī)律,并分析了導(dǎo)致非線性增量的主要原因。其次,介紹了大跨徑斜拉橋的施工方法,分析了施工階段合理狀態(tài)的求解方法,從而建立了斜拉橋的施工階段模型,運(yùn)用無應(yīng)力狀態(tài)法調(diào)索得到施工階段合理狀態(tài),對(duì)比分析了三種幾何非線性對(duì)斜拉橋施工階段的結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力和應(yīng)力的影響規(guī)律。最后,分析了在靜風(fēng)荷載作用下,大跨徑斜拉橋考慮幾何非線性的結(jié)構(gòu)位移計(jì)算結(jié)果。對(duì)不同風(fēng)速作用下三種幾何非線性的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。分析結(jié)果表明:三種幾何非線性效應(yīng)對(duì)主梁、橋塔的位移、內(nèi)力及應(yīng)力的影響程度不同,但是它們相互影響相互促進(jìn),從而增大斜拉橋結(jié)構(gòu)的靜力響應(yīng)增量;在成橋狀態(tài),垂度效應(yīng)是導(dǎo)致主梁和橋塔靜力響應(yīng)顯著增加的主要非線性效應(yīng);在施工階段,幾何非線性對(duì)結(jié)構(gòu)的影響會(huì)隨著施工進(jìn)展而增大:在雙懸臂施工階段,幾何非線性對(duì)結(jié)構(gòu)的影響遠(yuǎn)小于單懸臂施工階段,其對(duì)主梁懸臂段結(jié)構(gòu)位移的影響大于對(duì)合龍段的影響,而對(duì)內(nèi)力的影響剛好相反;在橫向靜風(fēng)荷載作用下,大跨徑斜拉橋主要產(chǎn)生橫向和扭轉(zhuǎn)位移,總的說來,幾何非線性對(duì)主梁扭轉(zhuǎn)位移的影響要大于對(duì)橫向位移的影響,此外,三種幾何非線性效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)位移的影響程度不同:在成橋狀態(tài)下,垂度效應(yīng)對(duì)主梁的橫向、扭轉(zhuǎn)位移影響最為顯著;在施工階段,大位移及二階效應(yīng)是主梁橫向位移的主要影響因素,扭轉(zhuǎn)位移的主要影響因素仍是垂度效應(yīng);隨著風(fēng)速增大,幾何非線性對(duì)結(jié)構(gòu)位移的影響程度也會(huì)隨之增大。
【圖文】：

圖２．１拉索受力示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃａｂｌｅ邋ｆｏｒｃｅ逡逑如圖２．１，首先不考慮結(jié)構(gòu)的彈性形變，拉索在荷載Ｔ的作用下由虛線位置Ｉ逡逑移到實(shí)線位置ＩＩ，垂度減少了４Ａ從而使得右端產(chǎn)生新的位移Ａ／／，但這一位移是逡逑由于結(jié)構(gòu)幾何變化產(chǎn)生的，而右端的實(shí)際位移為：逡逑Ａ１邋＝邋Ｍ￡＋Ａｌｆ邐（２－１）逡逑式中：Ａ／ｅ為斜拉索受外荷載作用下產(chǎn)生的彈性伸長(zhǎng)量，Ａ／／為垂度伸長(zhǎng)量。逡逑故應(yīng)變?yōu)椋哄义希箦澹藉澹粒慑澹卞濉澹粒欤沐澹澹澹澹粒欤澹卞澹藉澹螅邋澹姟澹粒藻澹澹牛茫铃澹澹粒藻澹澹牛吝姡ǎ玻玻╁义鲜街校海κ菑椥詰?yīng)變，兮是垂度應(yīng)變；五ｆ為拉索彈性模量；玢為垂度導(dǎo)致的等效逡逑彈性模量，故可以求得：逡逑￡邋＝邋＾邋＋邋＾邋＝邋ＬＪ＾ＬＡｃｔ邐（２－３）逡逑Ｋ邋Ｅｆ邋ＥｅＥｆ逡逑１１逡逑

Ｃ［Ｋ］0＋，［ＫＬ）ｄ｛８｝邋＝邋ｄ｛ｆ｝邐（２－２２）逡逑對(duì)于Ｃ．Ｒ．列式法公式推導(dǎo)，由參考文獻(xiàn)ｎ８］，以平面桿系單元為例，如圖２－２，逡逑使用與參照物同步平移或旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系總體坐標(biāo)系可以用Ｚ｛Ｓ｝Ｔ＝［Ｗｌ，巧，氐％逡逑Ｖｊ，盡］表示，在Ｃ．Ｒ．坐標(biāo)系內(nèi)可以表示成Ｚ｛５｝Ｔ＝［Ｍｒ，邋Ｖｊ’，，Ｋ邋ｖ／，盡］。Ｃ．Ｒ．坐標(biāo)系逡逑與固定坐標(biāo)系夾角逡逑／邋＼逡逑９邋－邋ａｒｃｔａｎ邋—邐（２－３３）逡逑單元的剛體轉(zhuǎn)角可表示為：逡逑ＡＳ邋＝邋ａ－＆０邐（２－３４）逡逑ｙ邋ｋ邋Ｖ邋＾逡逑７邋（■￣￣邐氣邐１逡逑一＂ｖ＞逡逑Ｖｉ逡逑５邋Ｌ逡逑－ｉ邋—°邋ｆ時(shí)刻構(gòu)型邋ｉ逡逑１－邐＾逡逑Ｘ逡逑ｏ邐＾逡逑圖２．２邋Ｃ．Ｒ．列式法示意圖逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｃ．Ｒ．邋ｆｏｒｍｕｌａ邋ｍｅｔｈｏｄ．逡逑變形后的單元在Ｃ．Ｒ坐標(biāo)系的節(jié)點(diǎn)位移可表示為：逡逑ｗ；＇邋＝邋ｖ；＇邋＝邋Ｖｊ＇邋＝邋０逡逑６＇邋＝邋ｅ－ｔ＾ｅ逡逑ｅ；邋＝邋ｅ－＾ｅ邐（２＇３５）逡逑ｕｉ’＝邋Ｌ－邋Ｌｑ逡逑式中汾和６＾為變形后的單元在總體坐標(biāo)系內(nèi)的轉(zhuǎn)角。逡逑從Ｃ．Ｒ列式坐標(biāo)可以看出，在該方法中，扣除了結(jié)構(gòu)的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)不逡逑同的結(jié)構(gòu)反力的求解辦法，Ｃ．Ｒ．列式法還可劃分為Ｃ．Ｒ．增量法和Ｃ．Ｒ．全量法。逡逑１５逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U448.27

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2625149