双塔斜拉桥主体结构力学地研究.pdf

双塔斜拉桥主体结构力学研究研究生:邵萍导师:陈云b教授东南人学机械r程系摘要计算机辅助T程<CAE)是一种迅速发展的信息技术,、模拟仿真与优化设计的¨{一创新殴计的、最重要的T具卑l手段。利用CAE分析,可对所设计的产品进行各种静态,。扛虚拟环境F,预测产品的性能,获得产品的最优化化设计方案。苏通太桥位于长江南通河段,足近期规划建设的长江最下游桥梁。主要由此岸接线:r稃,跨江人桥丁稃和南岸接线』=稚二部分缉成。建成后的荞通大桥将创造四个世界之最:最太主跨,最深基础,艘高塔桥,最K拉索。建成后的苏通大桥将成为世界建桥史上的一庠里科碑。刘于这样规模的千米级跨度的双塔斜拉桥,其设计和施I:技术的可行性迫切需要通过相笑关键技术的研究予以验证。本课题郎是在这种研究背景F,运用所学的CAE中的有限元理论与软件拌序来对苏通大桥的主桥结构进行了静力和动力分析,作为其中的戈键技术的~部分,。,具有空间静力的特性。理论上应采川空间结构来分析。本课题Ⅲ目前面模刚得到内力与变形再乘荷载横向分布系数的模式来考虑结构的空间效应。科拉桥的三维空间有隈元模犁一般分为两种,一种为空间料系模型,一种为空间板,壳、槊,块体};l犁。:作茸巨大。存斜拉桥的结构动力分析中,振硎是空间分布的,必须使}{j三维空间有限元方法。运}lj有限元分析,第一项任务是计算了苏通大桥主桥上部结构的静力分布,通过建立静力分析力学模犁,采川空间杆单元划分斜拉索,空间集单元划分索塔,空问扳单元划分主梁,计算出斜拉索、索塔雨1t粱的内力,,计算主梁的麻力垧『变形:本课题的第二项任务为计算苏通人桥结构动力分析,主要是振动的基频羽l振刑分析,包括对称侧弯、纵飘、一阶对称竖弯、一阶反对称竖考,塔、粱侧弯耦合等,为苏通人桥抗震和抗风研究提供依据。具体完成了如下几项丁作:苏通大桥上部土桥静力分析的几何和力学建模;苏通人桥结构动力分析的几何和力学建模;斜托索、索塔和t粱的内力分布情况;主梁的麻力和变形分布;苏通人桥的基频:6苏通人桥的基本振型。论文的创造性成累如F;结构静力分析结论j通过分析简化、建迕计雉模型,离敞加载、计算分析得出了土桥在自重+恒载、白重+恒载+汽一超20绒两种载荷尘¨台时的变形、位移和麻力分布情况。计算结果显示,最人庸力希Il奇移都出现任主粱的跨中部位,土梁及索塔的戍力较小,满足构仆的强度要求;在车辆活载干{川F主染及索塔的付移和挠度满足《公路桥涵通川规范》(JTJOZI--89)及其他相关规范的要求。但也发现在两塔}},庄J群中可以通过过渡圆弧减小府力集中的拌度。也可通过配筋调禚腥凝七的受力状态,改变府力分布,不会影响使川安伞。结构动力分析钻论;人跨度弁勺斜拉桥,确保其抗震安全性北常重要。丽桥梁结掏的抗挺性能主要取决十其结构体系,通过对塔粱的莲徭条竹,过渡墩与辅助墩形式这两种结构体系建立的_二维有限元计算模型,计算分析比较显示:塔、梁迮接条什对地震反席的影响相当大。斜拉桥采用半飘浮体系时,梁端和塔顶的位移很大;权塔与桀主从时,塔柱的弯矩,特别是剪力X较大:仅左塔与粲主从时,两塔内力反虑很悬殊,对挚体抗震不利。从抗震的角度看,这i种体系的罄体抗震性能都不理想;如果烈塔与粱均采用弹性连接,则桥梁结构整体抗崖性能将会改进;当辅助墩利锚崩墩采用权午}磁时,在地震作j{,对丁墩桴是不利的,需进行特琳的构造处理;肖辅助墩和锚同墩采用墒式墩时,在地震作用F,瑞式墩的弯矩反麻较大,应视辅助墩,锚蚓墩、和乍塔的能力决定是否在墩顶设置适当的措施以减小剪力和I弯矩。本课题对桥粱戈键技术的研究将有一定的指导意义。关键词:般塔斜挣桥CAE分析有限元法结构静力分析结构动力分析MechanicalInvesitigationoftheMainStructureofDouble-TowerCableStayedBridgeGraduatestudent:SHAOpingSupervisor;Pro￡CHEN"fun—feiDepartmentofMechanicalEngmeenng,,