【摘要】：本文以某混合梁有背索斜塔斜拉橋為背景,在其初步設(shè)計方案的基礎(chǔ)上對其靜力受力特點與合理成橋狀態(tài)進行研究分析。通過有限元軟件MIDAS/CIVIL建立全橋有限元模型,對其成橋狀態(tài)進行靜力分析計算,研究了汽車活載、溫度作用以及收縮徐變對此種特殊橋型結(jié)構(gòu)的影響。通過ANSYS有限元軟件建立塔梁墩固結(jié)處局部分析模型,對比了桿系模型計算結(jié)果與實體模型的差異,發(fā)現(xiàn)桿系模型計算得到的主梁負彎矩峰值位置偏差較大,且主梁負彎矩峰值偏大15%。通過算例驗證了梁桿組合模型方法對模擬預(yù)應(yīng)力筋具有較高的精度,為在ANSYS中對梁單元模型施加預(yù)應(yīng)力提供了一種簡單有效的方法。結(jié)合ANSYS一階優(yōu)化方法、恒載彎矩可行域以及梁桿組合結(jié)構(gòu)模型,利用混凝土斜拉橋合理成橋狀態(tài)的分步算法對此混合梁有背索斜塔斜拉橋合理成橋狀態(tài)進行研究。利用不同權(quán)重系數(shù)有針對性地將全橋劃分為不同部分對彎曲應(yīng)變能進行加權(quán)構(gòu)建目標函數(shù)并對比分析,利用ANSYS有限元模型以及一階優(yōu)化方法確定其初始成橋狀態(tài)及斜拉索索力；利用梁桿組合結(jié)構(gòu)模型在初始成橋狀態(tài)上模擬預(yù)應(yīng)力的施加；構(gòu)建其考慮活載作用的恒載彎矩可行域,并利用可行域針對優(yōu)化目標加權(quán)構(gòu)建新的目標函數(shù)進行二次索力優(yōu)化從而確定最終恒載成橋狀態(tài)。對比原初步設(shè)計方案,結(jié)構(gòu)成橋受力狀態(tài)優(yōu)化效果顯著。通過對比分析,本文研究了鋼混結(jié)合段位置與背索錨固位置對結(jié)構(gòu)的靜力受力狀態(tài)的影響,從成橋狀態(tài)和運營狀態(tài)兩方面探討了關(guān)鍵構(gòu)造位置的合理選擇,提出的選擇方法對該類型橋梁的設(shè)計和研究具有參考意義。
【圖文】：

由于斜塔的存在使其施工難度增大，目前國內(nèi)外已建成的斜塔斜拉橋數(shù)量較少。逡逑敘塔斜拉橋中較特殊的是斜塔無背索斜拉橋，無背索斜拉橋是相對直塔斜拉橋型上的突破，后傾的塔身形狀相對纖細的橋面來說表現(xiàn)一種強大穩(wěn)固的為量感［４］。塔斜拉橋在橋塔兩側(cè)均有斜拉索，相對對稱的斜拉索布置形式使橋塔在恒載作用下通過兩側(cè)斜拉索水平力保持平衡，主塔在恒載下基本不承受水平力及彎矩；而無背斜拉橋的橋塔的受力表現(xiàn)為在斜拉索索力及自身重力作用下的懸臂梁，即依靠塔身自重力矩來平衡斜拉索的傾覆力矩，形成了梁塔結(jié)構(gòu)的平衡體系。世界各地選擇建無背索斜拉橋更多的是因為此種橋型新穎獨特，造型上富有建筑美感，而不是考慮力學(xué)性能或者其造價。逡逑西班牙的Ａｌａｍｉｌｌｏ橋調(diào)１－叫是無背索斜塔斜拉橋中的代表，主跨２００ｍ，塔１３４米，拉索按豎琴形布置，橋塔傾角較大，主梁相對輕盈。這座橋在設(shè)計上將結(jié)構(gòu)、逡逑建筑、雕塑完美地融合在一起，體現(xiàn)出了精致的建筑美感。正是它的出現(xiàn)引起了世橋梁界對無背索斜塔斜拉橋的極大關(guān)注，世界各國相繼建造出了本國的的無背索斜橋。由此也可看出，世界人民對橋梁建設(shè)的需求不只是局限于橋梁跨越的功能上，多的傾向于對橋梁美學(xué)的追求。邐邐邐逡逑

邐第４頁逡逑我國于２０００年建成的哈爾濱太陽橋（圖１－４），其結(jié)構(gòu)設(shè)計為國內(nèi)首創(chuàng)的獨塔無背逡逑索雙索面全焊接鋼結(jié)構(gòu)斜拉橋，，全橋總長２２８ｍ，其中主跨１４０ｍ，邊跨６０ｍ，兩端過逡逑渡孔各１４ｍ，橋?qū)挘保担担�，塔高９６ｍ，共有１５對斜拉索，該橋己成為哈爾濱標志性逡逑建筑之一巧。邐逡逑ｇ．邐Ｗ：－逡逑＾邐－．委京一，逡逑Ｉ邐？；p海�、辶x希懾危粇柪瑁�？逦—辶x希懾巍畆>媭稼Ｖ、巧．逡逑圖１－４哈爾濱太陽橋逡逑斜塔有背索斜拉橋腳７］［８］，這種橋型介于直塔斜拉橋與無背索斜塔斜拉橋之間，它逡逑的力學(xué)特征與普通的直塔斜拉橋更為接近，其受力的獨特性主要體現(xiàn)于橋塔的傾斜Ｗ逡逑及背索鋪固形式的多樣性。有背索斜塔斜拉橋作為一種新型的橋梁結(jié)構(gòu)形式，利用塔逡逑柱傾斜產(chǎn)生的自重力矩與背索索力一同來平衡主梁的傾覆力矩，同時具有直塔斜拉橋逡逑與無背索斜拉橋的受力特點。這種橋型由于塔身傾斜
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U448.27


本文編號：2587083