斜拉桥结构体系及力学性能的研究.pdf

两安建筑科技大学硕十学位论文斜拉桥结构体系及力学性能研究专业:桥梁与隧道工程硕士生:扬正华导师:李青宁教授摘要斜拉桥的出现为世界桥梁的发展注入了新的活力。近年来,由于其经济上、结构上和建筑等诸多方面的优点,受到了桥梁界的广泛重视,是现代桥梁最具竞争力的大跨桥型之一,并且向更大跨度发展。但由于斜拉桥是复杂的高次超静定结构,同时随着各种体系斜拉桥的陆续出现,许多问题随之面来,如结构计算模式、几何非线性效应和动力反应特性等。本文探讨了目前斜拉桥常用的结构体系和各自特点。以杭州文晖路斜拉桥为工程背景,借助于有限元软件Midas/civil,讨论了如何选择合理的单元类型来进行结构的离散。通过改变桥塔与主梁的支承方式和桥面系的连接方式,建立了四种斜拉桥的空间有限元计算模型:塔梁分离,无支承,桥面与主梁刚性连接:塔梁分离,无支承,桥面与主梁弹性连接;塔梁分离,在塔墩处主梁设弹性支承,桥面与主粱刚性连接;塔梁分离,在塔墩处主梁设弹性支承,桥面与主梁弹性连接。进行了斜拉桥的空间静力分析。探讨了几何非线性来源和考虑方法,通过分析,表明几何非线性和桥面系连接方式对斜拉桥的静力行为有明显影响,几何非线性会使得主梁节点的竖向和横向位移显著增加。通过斜拉桥的模态分析,研究了结构体系和桥面连接方式对斜拉桥自振特性的影响程度,探讨了四种体系的自振特点。指出斜拉桥振型会出现明显的分组现象,桥面系连接方式影响程度较小,弹性支承的影响程度较大。最后,进行了单维和多维地震作用下四种斜拉桥体系的地震响应分析,包括反应谱分析和时程分析。通过计算,褥出了各自体系的动力反应特点,指出对于大跨斜拉桥而言,塔梁弹性约束体系能兼顾斜拉桥变形和内力,比漂浮体系优越。由于地震作用的空间效应。在进行大跨斜拉桥的抗震设计时,必须充分考虑多维地震的联合作用。关键词:斜拉桥几何非线性计算模式模;鑫分析时程分析漂浮体系陕西省自然科学肇础研究计划项H(2005E236):陕西省教育厅专项科研计划项目(05JK235)西安建筑科技大学硕士学位论文StudyofStructureSystemandMechanicalPropertyofCable-stayedBridgeSpecialty:BridgeandTunnelEngineeringMaster:YangZheng-hnaTutor:ProfessorLiQing-ningAbstraetTheappearanceofcable—,lotsofcable-stayedbridgeshavebeenbuiltintheworld,becauseoftheirspecialsuperioritiesineconomy,struetul℃,,petitivemodembridgestypes,moreover,,8amanycable·stayedstylesappeared。manyproblemshaveappeared,suchascalculatingmode,,thispaperdiscussesthecurrentstructuralstylesofcable—stayedbridgeandtheirload—-huicable-,—,thispaperdrawssomeconclusions:geometricalnonlinearityandconnectionmodesofducksyslcmsh