發(fā)布時間：2020-03-20 09:12

【摘要】：混合梁斜拉橋的主梁由兩種不同的材料組成,主跨主梁整體或部分為自重較小的鋼梁,具有跨越能力大的優(yōu)點;其余梁體為自重較大的混凝土梁,對斜拉橋整體起到錨固和壓重作用,并減小主跨梁體的變形和內(nèi)力。大跨斜拉橋作為高次超靜定結(jié)構(gòu),其柔性結(jié)構(gòu)的大變形問題以及彎矩和軸力的共同作用使其幾何非線性問題變得更加突出,對其施工階段和成橋階段進(jìn)行幾何非線性分析尤為重要。另一方面,混合梁斜拉橋施工工藝復(fù)雜且施工中存在各種對橋梁形成目標(biāo)造成影響的因素,如果不能很好消除各種偏差,可能導(dǎo)致斜拉橋成橋狀態(tài)與設(shè)計要求不符。因此,對斜拉橋進(jìn)行參數(shù)敏感性分析十分必要。本文首先介紹了斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點,并對斜拉橋的幾何非線性研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)。然后闡述了影響斜拉橋幾何非線性的三個因素,并介紹了幾何非線性方程的三種基本數(shù)值解法。最后以岳口漢江特大橋為工程背景,通過Midas civil有限元軟件研究不同的幾何非線性因素對混合梁斜拉橋施工過程和成橋狀態(tài)下的影響,并在考慮幾何非線性情況下,對岳口漢江特大橋進(jìn)行參數(shù)敏感性分析,旨在為施工過程提供參考。研究成果如下:(1)綜合考慮所有幾何非線性效應(yīng)共同作用時,對結(jié)構(gòu)的影響最大,并且考慮所有幾何非線性因素共同作用,并不等同于單獨(dú)幾種幾何非線性影響效果進(jìn)行簡單疊加。(2)相比于成橋狀態(tài),幾何非線性對最大懸臂施工狀態(tài)影響較大,而成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定,受力更為合理,影響相對較小。另外相比于結(jié)構(gòu)內(nèi)力,幾何非線性對位移的影響較大,尤其對于主跨鋼箱梁豎向位移的影響。(3)幾何非線性對橋梁結(jié)構(gòu)不同部位的影響程度不同,其對混合梁斜拉橋重要部位的影響應(yīng)引起重視,例如鋼混結(jié)合段的內(nèi)力變化以及主塔偏位的變化,實際設(shè)計和施工中應(yīng)對所有幾何非線性因素進(jìn)行考慮。(4)對成橋狀態(tài)影響較大的施工參數(shù)有鋼箱梁自重、施工荷載、拉索初張拉力和局部溫差,為敏感性參數(shù)�；炷料淞鹤灾�、主梁剛度、拉索剛度和整體升降溫對成橋狀態(tài)影響很小,為次要參數(shù)。(5)不同的施工參數(shù)變化對成橋主梁線形影響較大,對成橋索力影響很小。另外對主梁線形影響較大的施工參數(shù)為斜拉索初張拉力,當(dāng)拉索初張拉力減少5%時,應(yīng)力增量最大為14.59MPa,累計位移差最大為266.75mm。(6)不同的施工參數(shù)變化下,中跨鋼箱梁的截面應(yīng)力和線形變化遠(yuǎn)大于邊跨混凝土。另外,主梁下緣應(yīng)力相比于主梁上緣應(yīng)力對參數(shù)變化更加敏感,施工監(jiān)控過程中應(yīng)重視控制截面的下緣應(yīng)力的變化。
【圖文】：

圖 3-4 岳口漢江特大橋有限元模型3.2.3 有限元分析工況本文分別考慮 4 種不同的計算工況，研究不同的幾何非線性效應(yīng)組合對大跨混合梁斜拉橋施工過程以及成橋階段的影響，針對不同的幾何非線性影響因素，可分別對模型進(jìn)行相應(yīng)的修改以進(jìn)行模擬。對于斜拉索線性分析，即不考慮垂度效應(yīng)，可通過只受拉桁架單元模擬斜拉索，該單元可忽略拉索的垂度效應(yīng)，再進(jìn)行線性分析。當(dāng)考慮斜拉索的垂度效應(yīng)，可通過 Ernst 公式進(jìn)行折減，在 Midas 模型中通過使用索單元模擬斜拉索即可考慮垂度效應(yīng)影響。對于大位移效應(yīng)和梁柱效應(yīng)，，在 Midas 施工階段非線性分析控制選項中有兩種方式進(jìn)行處理[35-36]，分別是考慮大位移非線性分析與僅考慮 P-Delta 效應(yīng)分析。大位移非線性分析綜合考慮梁柱效應(yīng)和大位移效應(yīng)的影響，故本文使用大位移非線性分析選項分析混合梁斜拉橋的非線性效應(yīng)。模型分析使用 C.R 列式

3.3 施工過程中的幾何非線性影響結(jié)果分析在 4 種不同的計算工況下，分別通過 Midas 對混合梁斜拉橋進(jìn)行了施工階段分析，共包含 104 個施工階段。隨著懸臂施工節(jié)段的增加，即懸臂跨度的增大，斜拉橋幾何非線性效應(yīng)愈加明顯。為研究幾何非線性對混合梁斜拉橋施工過程的影響，故選取主跨最大懸臂施工階段進(jìn)行分析，即 18#鋼箱梁施工完畢并張拉相應(yīng)的斜拉索，對應(yīng) Midas 計算模型中的施工階段 CS59，如圖 3-5 所示。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U448.27

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本文編號：2591577