大跨度悬索桥主缆和主塔计算的分析

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1、国内图书分类号：TU311.4学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文大跨度悬索桥主缆和主塔的计算分析硕士研究生：王彩花导师：王焕定教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：土木工程、结构工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2010年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TU311.4U.D.C.:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineering.ANALYSISOFTHECABLEANDTOWEROFLONG-SPANSUSPENSIONBRIDGESCandidate：W

2、angCaihuaSupervisor：Prof.WangHuandingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：CivilEngineering＆StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefense：July,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着大跨度悬索桥的发展，对主缆的分析越来越精确严密

3、，甚至考虑了施工中主缆与索鞍相切的切点变化。但是，所有的分析仍都假定主缆是不能抗弯和抗压的。毋庸置疑主缆在安装吊杆前已经将所有缆索捆绑在一起，虽由于跨度很大而总体很柔软，但它绝对不是完全无抗弯刚度的。为了搞清楚主缆弯曲刚度对悬索桥力学性能的影响，本文建立了一个大跨悬索桥——江阴长江大桥——的有限元模型，对不同的主缆模型进行了数值对比仿真分析，结果表明随着悬索桥跨度的增加，主缆垂跨比的减小，主缆实际存在的弯曲刚度对悬索桥分析是有影响的。分析表明在施工监控分析时，结点位移差别将达到十几厘米，这会给施工带来不小的麻烦；而其截面边缘的正应力最大有可能相差15%，对悬索桥的受力

4、和变形可能产生不利的影响，由此可见要全面正确地反映主缆的实际静力性能，确保大跨度悬索桥进行精确、安全的计算分析，主缆应当考虑弯曲刚度的影响。作为悬索桥的另一重要构件——主塔，随着桥梁跨径的不断增大，桥塔不断高耸化，箱梁薄壁化以及高强度材料的应用，使得对设计安全系数相对要小的桥塔的极限承载力的计算及分析逐渐成为研究悬索桥安全的主要因素之一。本文最后以江阴长江大桥的桥塔为研究对象，在考虑几何非线性和材料非线性的基础上，使用自编程序MockCool分别对不考虑与考虑主缆等构件对主塔影响的独塔和整桥模型，用纤维单元进行了弹性稳定和大位移弹塑性分析。研究结果表明，就本文的两种计

5、算模型而言，虽然二者的弹性失稳问题均属于第二类极值型稳定问题，但是由于边界条件的不同，不仅弹性失稳模态不同，而且极限承载力的差别也很大。研究所得结论，希望能够为以后同型桥梁的设计与研究提供参考。关键词：大跨度悬索桥；主缆弯曲刚度；几何非线性；桥塔极限承载力；弹性稳定分析；大位移弹塑性分析-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentoflong-spansuspensionbridges,analysisofthecableismoreandmoreprecise.Thetangentpointchangeofcableand

6、saddleinconstructionisevenconsideredsometimes.Butsofar,alloftheanalysisarestillbasedontheassumptionthatthecablecannotbebendedorcompressed.Thereisnodoubtthatallofsteelwiresaretiedbeforeboommounted.Thecableissupplenessbecauseofthelongspan.However,thecableflexuralrigidityisrealexistent.Ino

7、rdertofigureoutthecableflexuralrigidityinfluenceonthesuspensionbridge,afiniteelementmodelofalargespansuspensionbridge-JiangyinBridgeisestablishinthispaper.Comparedtonumericalsimulationresultsoffourdifferentcablemodels,thefollowingconclusionsarewiththespanincreasingandsagratiore